《一种用于自动化连续色谱分离单壁碳纳米管的方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种用于自动化连续色谱分离单壁碳纳米管的方法.pdf（6页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104118857A43申请公布日20141029CN104118857A21申请号201310149284622申请日20130426C01B31/02200601B82Y30/0020110171申请人中国计量科学研究院地址100013北京市北三环东路18号72发明人任玲玲孙国华高慧芳李适54发明名称一种用于自动化连续色谱分离单壁碳纳米管的方法57摘要本发明是一种用于自动化连续色谱分离单壁碳纳米管的方法。该方法通过独特设计的色谱柱，选择不同孔径和高度的色谱柱填料，采用不同的流动相实现金属性和半导体性单壁碳纳米管的分离。独特设计色谱柱为在常规色谱柱两个端口处分别设计增加软质。
2、过滤网和硬质过滤网，使不同浓度单壁碳纳米管顺利通过进样口和出样口，而不累积或堵塞样品流进和流出色谱柱端口，达到自动化连续色谱分离单壁碳纳米管的目的。软质过滤网由聚合物材料或碳纤维材料制成，孔径尺寸100M1000M，厚度为15CM。硬质过滤网由一定孔径金属材料制成，孔径尺寸50M800M，厚度为35M。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN104118857ACN104118857A1/1页21一种用于自动化连续色谱分离单壁碳纳米管的方法，其特征在于所述的方法为通过独特设计色谱柱作为分离工。
3、具，通过填充不同高度的不同填料满足碳纳米管分离需求。在常规色谱柱两个端口处分别增加软质过滤网和硬质过滤网，起到缓冲和过滤作用，使不同浓度单壁碳纳米管顺利通过进样口和出样口，而不累积或堵塞样品流进和流出色谱柱端口，达到自动化连续色谱分离单壁碳纳米管的目的。2根据权利要求1的用于自动化连续色谱分离单壁碳纳米管的方法，其特征在于所述的独特设计色谱柱为在常规色谱柱两个端口处分别增加设计软质过滤网和硬质过滤网，使不同浓度单壁碳纳米管顺利通过进样口和出样口，而不累积或堵塞样品流进和流出色谱柱端口，达到自动化连续色谱分离单壁碳纳米管的目的。3根据权利要求2的独特设计色谱柱，其特征在于所述的软质过滤网为采用聚。
4、合物材料或碳纤维材料制造而成的、具有一定孔径的软质过滤网，孔径尺寸100M1000M，厚度为15CM。具有缓冲单壁碳纳米管流经色谱柱端口的速度，避免单壁碳纳米管在端口的堆积；所述的硬质过滤网为采用金属材料制造而成、具有一定孔径的硬质过滤网，孔径尺寸50M800M，厚度为25M。具有缓冲单壁碳纳米管流经色谱柱端口的速度，起到支撑软质过滤网、避免软质过滤网变形和在端口的堆积。4根据权利要求1的用于自动化连续色谱分离单壁碳纳米管的方法，其特征在于所述的不同色谱柱填料为琼脂糖凝胶、葡聚糖凝胶、聚丙烯酸酰胺等生物和高分子材料的填料，填料孔径为60165M，填充高度为520CM；所述的色谱柱为200300。
5、MM820MM的常压或中压层析柱。5根据权利要求14自动化连续色谱分离单壁碳纳米管的方法，其特征在于所述的分离方法包括如下步骤采用053WT的阴离子表面活性剂为流动相，泵流速01ML/MIN05ML/MIN，冲洗填充好的凝胶色谱柱12小时；然后在凝胶色谱柱中添加02ML5ML分散得到的碳纳米管母液，采用053WT的阴离子表面活性剂为流动相，泵流速0105ML/MIN，每隔一段时间收集样品，收集053小时，得到不同长度和半导体性的碳纳米管。权利要求书CN104118857A1/3页3一种用于自动化连续色谱分离单壁碳纳米管的方法0001所属领域0002本发明涉及一种用于自动化连续色谱分离单壁碳纳米。
6、管的方法，特别是涉及自动化连续从单壁碳纳米管中分离出得清晰可辨、结构单一且电学性质稳定的单壁碳纳米管的简单方法。背景技术00031991年LIJIMA发现碳纳米管是继C60发现以来碳化学领域的又一世人瞩目的重大发现。碳纳米管CARBONNANOTUBES简称CNTS可看成是六元环组成的石墨烯片层卷曲而成的无缝、中空管，这种独特的结构特征使其具有特殊的电学性质和超强的力学性能，在电子器件、复合材料、储氢材料、化学和生物传感器等方面显示出良好的应用前景。0004然而这些研究和应用面临一个巨大挑战就是CNTS的分离。因为现有的制备技术得到的都是结构和性能多分散的CNTS，各种结构和性能的CNTS混合。
7、体大大地限制了其在分子电子学和光电学等领域的进一步研究及应用。0005所以，为了实现基于单壁碳纳米管电学特性的应用和生物毒理性能的准确防护，最为关键的任务是找到一种能够自动化、连续分离CNTS的简单方法。为了突破这个问题，研究者们采用了多种方法对生长的碳纳米管进行分离，比如，原子电导分离、选择性氧化分离、电子击穿，超速离心机分离和场流仪分离、色谱法分离。专利CN2006101132111采用光刻方法在含二氧化硅的衬底上制备金电极，利用聚焦离子束在电极上刻出若干个间隙浸入到单壁碳纳米管的DMF溶液中，在28V、频率为110HZ的电场作用下，将金属性和半导体性单壁碳纳米管同步分离。专利CN2007。
8、101599246中，主要将碳纳米管经化学或生物方法改性分散在介质中，再采用吸附剂将特定改性的碳纳米管分离。专利CN2009101826785采用电泳、离心或冻结挤压的方法，分离用介质与金属性或半导体性碳纳米管的选择吸附性与富集作用形成半导体性碳纳米管和金属性碳纳米管富集区，实现金属性和半导体性碳纳米管的分离。0006TANAKA【TAKESHITANAKA，YASUKOURABE，DAISUKENISHIDE，HIROMICHIKATAURAL，CONTINUOUSSEPARATIONOFMETALLICANDSEMICONDUCTINGCARBONNANOTUBESUSINGAGAROSE。
9、GEL，APPLIEDPHYSICSEXPRESS22009125002】采用琼脂糖凝胶作为色谱柱填料分离出金属和非金属的单壁碳纳米管与本发明方法原理最为相近。此方法在注射器中填充了35CM高的凝胶，手动加入流动相。但是这种方法是一种手动方法，在分离过程中不能自动化连续进行CNTS分离，因为注射器不能封闭，流动相不能持续、不间断、匀速可控的加入，另一方面注射器柱程高度只有4CM10CM，远远不能满足分离需要。0007另外，色谱柱分离方法是一种成熟的商业分离高分子材料方法，但是不适用于CNTS分离，因为CNTS不能像高分子材料那样溶胀在溶剂中，可以通过泵直接引入色谱柱中。而CNTS虽然直径只有1。
10、2NM，但是长度可以达到微米，只能分散在溶液中。CNTS通过泵引入色谱柱，会将泵堵塞；CNTS不通过缓冲、过滤进入色谱柱，也会将色谱柱堵塞，使色谱柱失效。说明书CN104118857A2/3页4发明内容0008本专利通过独特设计色谱柱作为分离工具，通过填充不同高度的不同填料满足碳纳米管分离需求。在常规色谱柱两个端口处分别增加软质过滤网和硬质过滤网，起到缓冲和过滤作用，使不同浓度单壁碳纳米管顺利通过色谱柱的进样口和出样口，而不累积或堵塞样品流进和流出色谱柱端口，达到自动化连续色谱分离单壁碳纳米管的目的。0009本发明是这样实现的。0010本发明是一种用于自动化连续色谱分离单壁碳纳米管的方法，其特。
11、征在于0011所述的方法通过独特设计的色谱柱，选择不同孔径和高度的色谱柱填料，采用不同的流动相、按单壁碳纳米管长度分布、实现金属性和半导体性单壁碳纳米管的分离。0012在具体实施中，0013所述的独特设计色谱柱为在常规色谱柱两个端口处分别增加设计软质过滤网和硬质过滤网，使不同浓度单壁碳纳米管顺利通过进样口和出样口，而不累积或堵塞样品流进和流出色谱柱端口，达到自动化连续色谱分离单壁碳纳米管的目的。0014所述的软质过滤网为采用聚合物材料或碳纤维材料制造而成的、具有一定孔径的软质过滤网，孔径尺寸100M1000M，厚度为15CM。具有缓冲单壁碳纳米管流经色谱柱端口的速度，避免单壁碳纳米管在端口的堆。
12、积；0015所述的硬质过滤网为采用金属材料制造而成、具有一定孔径的硬质过滤网，孔径尺寸50M800M，厚度为35M。具有缓冲单壁碳纳米管流经色谱柱端口的速度，起到支撑软质过滤网、避免软质过滤网变形和在端口的堆积；0016所述的不同色谱柱填料为琼脂糖凝胶、葡聚糖凝胶、聚丙烯酸酰胺等生物和高分子材料的填料，填料孔径为45200M、优选60165M，填充高度为525CM、优选1020CM；所述的色谱柱为200300MM820MM的常压或中压层析柱。0017所述的分离方法具体可以包括下步骤0018采用053WT的阴离子表面活性剂为流动相，泵流速01ML/MIN05ML/MIN，冲洗填充好的凝胶色谱柱1。
13、2小时；然后在凝胶色谱柱中添加02ML5ML分散得到的碳纳米管母液，采用053WT的阴离子表面活性剂为流动相，泵流速0105ML/MIN，每隔一段时间收集样品，收集053小时，得到不同长度和半导体性的碳纳米管。0019本发明的关键点是0020软质过滤网的厚度和孔径控制以及填充料的孔径尺寸。不仅要控制00211软质过滤网的厚度和孔径，使其起到缓冲和过滤作用，而且00222要控制填料在色谱柱内均匀、一致的分布，更重要的是00233要保证色谱柱内没有气泡。0024本发明的创新点00251在常规色谱柱中独特设计增加软质过滤网，使其既不影响色谱柱的密封性，又对碳纳米管分离起到缓冲和过滤作用，保护了色谱柱。
14、的功效；00262通过独特设计改造常规色谱柱，在碳纳米管色谱分离过程中，既不堵塞色谱柱，影响色谱柱功效，又能使碳纳米管色谱分离成为自动化、连续分离的简单方法。说明书CN104118857A3/3页5附图说明0027图1本发明自制色谱柱的示意图0028图中1锁紧螺丝；2螺母；3玻璃管；4流动相；5毛细管；6密封垫圈；7软质过滤网；8硬质过滤网具体实施方式0029本发明的色谱柱填充如图1所示。将不同填料填实达到色谱柱填充高度并且无气泡，通过软质过滤网7、硬质过滤网8、密封垫圈6，封住两端，拧紧螺母和锁紧螺丝，备用。0030本发明的分离路线0031采用053WT的阴离子表面活性剂为流动相，泵流速01。
15、ML/MIN05ML/MIN，冲洗填充好的凝胶色谱柱12小时；然后在凝胶色谱柱中添加02ML5ML分散得到的碳纳米管母液，采用053WT的阴离子表面活性剂为流动相，泵流速0105ML/MIN，每隔一段时间收集样品，收集053小时，得到不同长度和半导体性的碳纳米管。0032实施例10033A配置1WTDOC溶液作为流动相。0034B称取00021G单壁碳纳米管加入到10ML1WTDOC水溶液中超声分散10小时并高速离心15MIN，取上层离心液，得到单壁碳纳米管母液。0035C凝胶色谱分离0036色谱柱高度9CM，软质过滤网厚度2CM，孔径800M，琼脂糖凝胶为色谱柱填料，填料孔径为60M。003。
16、7吸取B中得到的单壁碳纳米管溶液1ML，注入到填充好的色谱柱中，以1WTDOC作为流动相，泵的流速02ML/MIN，每隔2MIN收集样品，收集1小时，得到分离的单壁碳纳米管。0038实施例20039A配置15WTSDS溶液作为流动相。0040B称取00040G单壁碳纳米管加入到10ML15WTSDS水溶液中超声分散10小时并高速离心15MIN，取上层离心液，得到单壁碳纳米管母液。0041C凝胶色谱分离0042色谱柱高度15CM，软质过滤网厚度3CM，孔径1000M，葡聚糖凝胶为色谱柱填料，填料孔径为120M。0043吸取B中得到的单壁碳纳米管溶液2ML，注入到填充好的色谱柱中，以15WTSDS作为流动相，泵的流速02ML/MIN，每隔2MIN收集样品，收集1小时，得到分离的单壁碳纳米管。说明书CN104118857A1/1页6图1说明书附图CN104118857A。