微波辅助法分离和富集半导体型单壁碳纳米管研究

本项目提出一种以微波辐射辅助法分离和富集半导体型单壁碳纳米管(SWNTs)的新方法，并对其分离效果与科学原理进行深入研究。.前期初步研究表明微波辐射具有选择性去除金属型SWNTs的功效，因而可实现半导体型SWNTs的有效富集，且分离过程不会对半导体型SWNTs产生明显的破坏作用。本项目将深入研究微波辐射法在分离单壁碳纳米管方面具有的独特作用与效果，重点剖析微波法分离单壁碳纳米管的科学原理，为进一步确立实验技术方案提供理论依据；研究影响分离效果的各关键参数，以实现对分离过程与分离效果的精确控制，同时对分离产物进行结构与电学性能的测定，提出一种操作简单、具有规模化应用潜力的富集半导体型单壁碳纳米管的新型实验方案。

基于本项目申请书提出的研究目标与方案，系统研究了微波辐射辅助法分离和富集半导体型单壁碳纳米管(SWNTs)新技术，包括强氧化分散体系与弱氧化分散体系对分离效果的影响，并对其分离效果与科学原理进行了深入探讨和剖析。该研究圆满完成了预期目标，取得了如下具体研究成果：.1.基于微波技术，利用强氧化性分散体系对不同管径碳纳米管的选择性作用，实现了单壁碳纳米管高效纯化与分离。该方法将含有不同管径、层数的碳纳米管混合物中，成功分离出管径分布单一的单壁碳纳米管材料。.2.微波-强氧化性分散剂体系中基于单壁碳纳米管手性的选择性分离与富集。进一步系统研究发现采用微波作用到均匀分散在氧化性强混酸溶液中的碳纳米管，不仅实现半导体型碳纳米管有效富集，同时还可以通过将小管径的半导体型碳纳米管除去而优化半导体型碳纳米管的管径分布。.3. 开发了一种微波-弱氧化性分散剂富集半导体型单壁碳纳米管的技术。与强氧化体系相比，所采用的弱分散体系更容易可控操作、且后续处理简单、污染少，同时分离效果也很明显，便于技术推广。.4. 剖析了两种微波-分散性体系对单壁碳纳米管的分离与富集机理，阐明了影响微波辅助技术富集半导体型碳纳米管的关键参数，有助于对分离过程与分离效果实现精确控制，为进一步确立实验技术方案提供理论依据。