中文摘要：

按照其电子结构单层碳纳米管可分为金属性和半导体性两类。作为未来纳米电子学的构件材料,金属性纳米管可以用做纳米导线;而半导体性纳米管可以用做纳米肖脱基(Schotty)型场效应晶体管(FET)。此外,碳纳米管在光学器件以及化学传感器件等方面的应用也要求获得特定类型的纳米管。然而,目前已知的合成方法都不可避免地产生这两种类型纳米管的混合物。本课题拟通过化学功能化的途径将碳纳米管束单根地分散在各种极性和非极性溶剂中;根据金属性和半导体性碳纳米管在电子得失能力上的差异,通过筛选适当的亲电或亲核试剂,实现金属性或半导体性单层碳纳米管的选择性化学反应;通过调节溶液的极性和离子强度,采用高速离心,溶剂萃取,高效液相色谱和电泳等分离技术,达到金属性和半导体性单层碳纳米管的有效分离。

结论摘要：

按照其电子结构单层碳纳米管可分为金属性和半导体性两类。不论是作为未来纳米电子学的构件材料,还是在光学器件以及化学传感器件等方面的应用都要求获得特定类型的纳米管。本课题利用新建立的电弧炉大量地制备了单层碳纳米管，研究了催化剂对所合成纳米管的纯度和直径分布的影响，并且通过化学提纯法获得了高纯度的样品，为本课题的开展提供了原材料保证；本课题还通过表面活性剂分散和化学功能化两种途径,制备了在水和各种非水溶液中单分散的碳纳米管,并且从其THF分散液中生长出了单层碳纳米管的"单晶体"；我们还利用富集了C-13的石墨棒制备了富集了C-13的单层碳纳米管, 进而检测到了构成纳米管管壁的碳原子的NMR信号; 将单层碳纳米管在超声波的作用下分散在有机胺中, 通过多次的高速离心分离有效地富集到了金属性碳纳米管;本课题还探索了平面型的配合物四氨合铜和乙二胺合镍、十八胺、葡萄糖、葡萄糖胺和氨基磺酸铵与金属性或者半导体性单层碳纳米管发生选择性化学反应的可能性; 本课题获得的水溶性碳纳米管溶解性好，稳定性高，在生物化学和生物医药领域有着重要的应用前景。