專利名稱：一種利用彈簧糊精增加單壁碳納米管水溶性的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種納米材料技術領域，具體涉及一種利用彈簧糊精增加單壁碳納米管在水中溶解的方法。
背景技術：
單壁碳納米管獨特的結構決定了其特殊的性質(zhì)和用途，由于其優(yōu)良的力學、電學、光學、熱學等性能，使其成為當今世界最受青睞的一種納米級IOOnm)材料。但是單壁碳納米管難溶于水，極大的限制其在納米科學和納米技術領域的應用。迄今為止，增加單壁碳納米管溶解性有兩種方法，一種是通過共價修飾添加功能基團到單壁碳納 米管壁從而達到增溶的作用。另外一種就是通過非共價作用來達到增加其水溶性的目的。本發(fā)明就屬于后者。彈簧糊精是通過α淀粉酶水解直鏈淀粉或脫支酶水解淀粉得到的一系列長度不同的糊精。它的基本結構是為a-(l —4)-D_葡聚糖。由于其空間結構類似于彈簧形狀，且其螺旋結構有一定的伸縮可逆性和柔性，故稱之為彈簧糊精。彈簧糊精由于鏈長較直鏈淀粉短，與碘溶液作用顯紫色、紅色、棕色或黃色等不同的顏色。彈簧糊精可根據(jù)客體分子尺寸，中空疏水的螺旋結構可由6，7，8個葡萄糖殘基組成。因此，可利用彈簧糊精的柔性特征，與單壁碳納米管形成超分子復合物，從而增溶單壁碳納米管。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，本發(fā)明提供一種經(jīng)濟、簡便的增溶單壁碳納米管的方法。通過該方法制備的單壁碳納米管不僅具有非共價修飾方法的低損傷特點，還具有高水溶性和高效制備的優(yōu)點，超分子復合物賦予單壁碳納米管高度水溶性和生物相容性。該方法所用的原料成本低廉，工藝簡單，便于大規(guī)模的工業(yè)應用。一種利用彈簧糊精增加單壁碳納米管在水中溶解度的方法，包括以下步驟(I)將單壁碳納米管放入水中超聲分散，得到a分散液；(2)用二甲基亞砜溶解彈簧糊精，得到b溶液；(3)將b溶液加入a分散液中混勻后，超聲處理，得到c液體；(4)將c液體過濾除去懸浮顆粒，濾液經(jīng)離心得到的沉淀用水洗滌離心。優(yōu)選的，所述步驟(I)中的單壁碳納米管需要在水中超聲預處理IOmin以上破壞單壁碳納米管束，超聲功率200W。進一步優(yōu)選的，所述步驟(I)中的單壁碳納米管需要在水中超聲預處理IOmin 120min破壞單壁碳納米管束，超聲功率200W。優(yōu)選的，所述步驟(I)中單壁碳納米管與步驟(2)中彈簧糊精的比例為1: 20 I 200。進一步優(yōu)選的，所述步驟(I)中單壁碳納米管與步驟(2)中彈簧糊精的比例為1: 80 1: 120。
優(yōu)選的，所述步驟(I)中水與步驟(2)中二甲基亞砜的比例范圍是19 I 3 2。優(yōu)選的，所述步驟(3)中的超聲處理時間Imin以上。優(yōu)選的，所述步驟⑷中離心轉(zhuǎn)速彡1000r/min。本發(fā)明還提供一種通過所述的方法獲得的彈簧糊精與單壁碳納米管的超分子復合物，溶解度大于50mg/L;其中，單壁碳納米管與彈簧糊精的比例為1: 80 1: 120。本發(fā)明具有以下有益效果(I)采用本發(fā)明的方法可制備得到高水溶性單壁碳納米管。(2)通過此方法制備的高水溶性單壁碳納米管可應用于納米科學和納米技術領域(比如仿生納米纖維支架)。
(3)本發(fā)明亦可適用于實驗室制備和工業(yè)化生產(chǎn)，此發(fā)明中采用的原料成本低廉，工藝簡單，是一種適于規(guī)?；a(chǎn)的方法。


圖1水溶液照片(I)單壁碳納米管，(2)彈簧糊精與單壁碳納米管復合物。圖2 DSC曲線(I)彈簧糊精，(2)單壁碳納米管，(3)彈簧糊精與單壁碳納米管的物理混合物，(4)彈簧糊精與單壁碳納米管的超分子復合物。圖3彈簧糊精與單壁碳納米管超分子復合物的AFM顯微照片a，形貌圖，b，3D圖。
具體實施例方式下面結合實施例，進一步闡述本發(fā)明一種利用彈簧糊精增加單壁碳納米管在水中溶解度的方法，包括以下步驟(I)將單壁碳納米管放入水中超聲分散，得到a分散液；(2)用二甲基亞砜溶解彈簧糊精，得到b溶液；(3)將b溶液加入a分散液中混勻后，超聲處理，得到c液體；(4)將c液體過濾除去懸浮顆粒，濾液經(jīng)離心得到的沉淀用水洗滌離心。優(yōu)選的，所述步驟(I)中的單壁碳納米管需要在水中超聲預處理IOmin以上破壞單壁碳納米管束。進一步優(yōu)選的，所述步驟(I)中的單壁碳納米管需要在水中超聲預處理IOmin 120min破壞單壁碳納米管束。優(yōu)選的，所述步驟⑴中單壁碳納米管與步驟⑵中彈簧糊精的比例為1: 20 I 200。進一步優(yōu)選的，所述步驟(I)中單壁碳納米管與步驟(2)中彈簧糊精的比例為1: 80 1: 120。優(yōu)選的，所述步驟(I)中的水與步驟(2)中的二甲基亞砜的比例范圍是19 I 3 2。優(yōu)選的，所述步驟(3)中的超聲處理時間Imin以上。優(yōu)選的，所述步驟(4)中離心轉(zhuǎn)速彡1000r/min。本發(fā)明還提供一種通過所述的方法獲得的彈簧糊精與單壁碳納米管的超分子復合物，其中，單壁碳納米管與彈簧糊精的比例為1: 80 1: 120。
實施例1利用彈簧糊精增加單壁碳納米管在水中溶解度的方法(I) 2. 5mg單壁碳納米管先用85mL水超聲分散lh。(2)再將250mg彈簧糊精用15mL 二甲基亞砜溶解。(3)然后把15mL含有彈簧糊精的二甲基亞砜溶液加入預先分散好的單壁碳納米管并混勻，超聲IOmin促進形成超分子復合物。(4)將制備好的復合物溶液經(jīng)濾紙過濾除去懸浮的顆粒，離心濾液得到的沉淀用水洗滌離心5次，最終獲得彈簧糊精與單壁碳納米管的超分子復合物。
實施例2利用彈簧糊精增加單壁碳納米管在水中溶解度的方法(I) 2. 5mg單壁碳納米管先用95mL水超聲分散2h。(2)再將50mg彈簧糊精用5mL 二甲基亞砜溶解。(3)然后把5mL含有彈簧糊精的二甲基亞砜溶液加入預先分散好的單壁碳納米管并混勻，超聲Imin促進形成超分子復合物。(4)將制備好的復合物溶液經(jīng)濾紙過濾除去懸浮的顆粒，離心濾液得到的沉淀用水洗滌離心5次，最終獲得彈簧糊精與單壁碳納米管的超分子復合物。實施例3利用彈簧糊精增加單壁碳納米管在水中溶解度的方法(I)1. 25mg單壁碳納米管先用60mL水超聲分散lOmin。(2)再將250mg彈簧糊精用40mL 二甲基亞砜溶解。(3)然后把40mL含有彈簧糊精的二甲基亞砜溶液加入預先分散好的單壁碳納米管并混勻，超聲20min促進形成超分子復合物。(4)將制備好的復合物溶液經(jīng)濾紙過濾除去懸浮的顆粒，離心濾液得到的沉淀用水洗滌離心5次，最終獲得彈簧糊精與單壁碳納米管的超分子復合物。實施例4高水溶性單壁碳納米管的制備2. 5mg單壁碳納米管先用85mL水超聲分散lh。再將250mg彈簧糊精用15mL 二甲基亞砜溶解。然后把15mL含有彈簧糊精的二甲基亞砜溶液加入預先分散好的單壁碳納米管并混勻，超聲IOmin促進形成超分子復合物。將制備好的復合物溶液經(jīng)濾紙過濾除去懸浮的顆粒，離心濾液得到的沉淀用水洗滌離心5次，最終獲得彈簧糊精與單壁碳納米管的超分子復合物。對本樣品進行照片對比分析，DSC曲線研究，AFM顯微照片研究，見附圖。差示掃描量熱儀(DSC) =Pyrisl型，美國PE公司生產(chǎn)。精確稱取樣品5. Omg用鋁盒密封。所制備樣品進行熱流測定，升溫條件為以10°C /min速率從30°C升溫至130°C。測定時以空坩堝作為參比，載氣為流速20mL/min的氮氣。將制備好的超分子復合物稀釋，稀釋液3 μ L平鋪于云母片，于室溫下自然蒸發(fā)干燥。所干燥的云母片采用原子力電鏡(AFM，CSPM4000型，廣州本原納米儀器有限公司)以接觸模式掃描并成像。彈簧糊精與單壁碳納米管超分子復合物圖像由軟件Imager 4. 50處理。
顯然，通過本發(fā)明所述的方法制得的高水溶性蛋白碳納米管溶解性顯著提 高。
權利要求
1.一種利用彈簧糊精增加單壁碳納米管在水中溶解度的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將單壁碳納米管放入水中超聲分散，得到a分散液；(2)用二甲基亞砜溶解彈簧糊精，得到b溶液；(3)將b溶液加入a分散液中混勻后，超聲處理，得到c液體；(4)將c液體過濾除去懸浮顆粒，濾液經(jīng)離心得到的沉淀用水洗滌離心。
2.如權利I所述的方法，其特征在于，所述步驟(I)中的單壁碳納米管需要在水中超聲預處理IOmin以上破壞單壁碳納米管束，超聲功率200W左右。
3.如權利2所述的方法，其特征在于，所述步驟(I)中的單壁碳納米管需要在水中超聲預處理IOmin 120min破壞單壁碳納米管束，超聲功率200W左右。
4.如權利I所述的方法，其特征在于，所述步驟(I)中單壁碳納米管與步驟(2)中彈簧糊精的比例為1: 20 1: 200。
5.如權利4所述的方法，其特征在于，所述步驟(I)中單壁碳納米管與步驟(2)中彈簧糊精的比例為1: 80 1: 120。
6.如權利I所述的方法，其特征在于，所述步驟(I)中水與步驟(2)中二甲基亞砜的比例范圍是19 :1 3 : 2。
7.如權利I所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中的超聲處理時間Imin以上。
8.如權利I所述的方法，其特征在于，所述步驟⑷中離心轉(zhuǎn)速彡1000r/min。
9.如權利I所述的方法獲得的彈簧糊精與單壁碳納米管的超分子復合物，其特征在于，溶解度大于50mg/L。
10.如權利9所述的彈簧糊精與單壁碳納米管的超分子復合物，其特征在于，單壁碳納米管與彈簧糊精的比例為1: 80 1: 120。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用彈簧糊精增加單壁碳納米管在水中溶解度的方法。首先將單壁碳納米管放入水中超聲分散，然后將含有單壁碳納米管的懸浮液與溶于二甲基亞砜中的彈簧糊精混勻后再超聲，即可顯著增大單壁碳納米管的水溶性。如需得到彈簧糊精包埋的超分子復合物，只需離心即可獲得。本發(fā)明選用彈簧糊精作為包埋材料，這類包埋材料價廉易得，采用簡單工藝即可獲得可溶單壁碳納米管。所采用的方法與現(xiàn)有共價相互作用技術相比，無需化學修飾，對環(huán)境友好，操作簡便。本發(fā)明可使單壁碳納米管溶于水，擴大單壁碳納米管在藥物載體、仿生支架及生物傳感器等方面的應用。
文檔編號C01B31/02GK102992301SQ20121057917
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者徐學明, 徐進, 趙文秀, 金征宇, 楊哪, 田耀旗, 周星 申請人:江南大學