包含碳纳米管(CNT)和芳族化合物的非共价杂合物及其用途的制作方法

包含碳纳米管(cnt)和芳族化合物的非共价杂合物及其用途发明领域1.本发明提供了包含碳纳米管(cnt)和芳族化合物的非共价杂合物(noncovalenthybrid)、基于它们的复合物、其制备工艺和用途；其中该杂合物具有优异的机械性质和电性质，并且提供了在有机溶剂和含水溶剂中的可分散的cnt杂合物。2.发明背景3.cnt用于生产高品质的电极，并且可以改善多种材料(例如聚合物)的性质。1由于近来的大规模生产，cnt，多壁碳纳米管(mwcnt)和单壁碳纳米管(swcnt)两者，变得容易获得并且廉价。然而，cnt具有高的成束(bundling)倾向，这阻碍了它们在液体(溶剂)介质和固体(聚合物)介质中的分散。这个问题限制了方便地并且成本有效地制造具有改进性质的材料的能力。这个问题是本领域中的核心挑战。2-64.在过去，本发明人对溶液中的cnt分散体使用苝二酰亚胺(perylenediimide)衍生物7-11，然而，在纯水和大多数有机溶剂中不能获得高于0.2g/l的浓度的分散体。5.存在对新的更好的溶剂分散的cnt的需求，以更好地将其用于喷涂、过滤、铸造和块体复合物(bulkcomposite)应用中。6.参考文献：7.(1)devolder,m.f.l.；tawfick,s.h.；baughman,r.h.；hart,a.j.carbonnanotubes:presentandfuturecommercialapplications.science(newyork,n.y.)2013,535-539。8.(2)ata,m.s.；poon,r.；syed,a.m.；milne,j.；zhitomirsky,i.newdevelopmentsinnon-covalentsurfacemodification,dispersionandelectrophoreticdepositionofcarbonnanotubes.carbon2018,130,584-598。9.(3)dicrescenzo,a.；ettorre,v.；fontana,a.non-covalentandreversiblefunctionalizationofcarbonnanotubes.beilsteinjnanotechnol2014,5,1675-1690。10.(4)kharissova,o.v.；kharisov,b.i.；decasasortiz,e.g.dispersionofcarbonnanotubesinwaterandnon-aqueoussolvents.rscadvances2013,3,24812-24852。11.(5)koh,b.；kim,g.；yoon,h.k.；park,j.b.；kopelman,r.；cheng,w.fluorophoreanddye-assisteddispersionofcarbonnanotubesinaqueoussolution.langmuir2012,28,11676-11686。12.(6)liang,l.；xie,w.；fang,s.；he,f.；yin,b.；tlili,c.；wang,d.；qiu,s.；li,q.high-efficiencydispersionandsortingofsingle-walledcarbonnanotubesvianon-covalentinteractions.jmaterchemc2017,5,11339-11368。13.(7)eisenberg,o.；algavi,y.m.；weissman,h.；narevicius,j.；rybtchinski,b.；lahav,m.；boom,m.e.dualfunctionmetallo-organicassembliesforelectrochromic-hybridsupercapacitors.advancedmaterialsinterfaces2020,7。14.(8)niazov-elkan,a.；weissman,h.；dutta,s.；cohen,s.r.；iron,m.a.；pinkas,i.；bendikov,t.；rybtchinski,b.self-assembledhybridmaterialsbasedonorganicnanocrystalsandcarbonnanotubes.advmater2018,30。15.(9)siram,r.b.k.；khenkin,m.v.；niazov-elkan,a.；k,m.a.；weissman,h.；katz,e.a.；visoly-fisher,i.；rybtchinski,b.hybridorganicnanocrystal/carbonnanotubefilmelectrodesforair-andphoto-stableperovskitephotovoltaics.nanoscale2019,11,3733-3740。16.(10)tsarfati,y.；strauss,v.；kuhri,s.；krieg,e.；weissman,h.；shimoni,e.；baram,j.；guldi,d.m.；rybtchinski,b.dispersingperylenediimide/swcnthybrids:structuralinsightsatthemolecularlevelandfabricatingadvancedmaterials.jamchemsoc2015,137,7429-7440。17.(11)yanshyna,o.；weissman,h.；rybtchinski,b.recyclableelectrochemicalsupercapacitorsbasedoncarbonnanotubesandorganicnanocrystals.nanoscale2020,12,8909-8914。18.发明概述19.在一种实施方案中，本发明提供了包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物的非共价杂合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、其盐及其衍生物组成的组。20.在一些实施方案中，本文提供了基本上由单壁碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物组成的非共价杂合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、咖啡酸、吩嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维、其盐及其衍生物组成的组。21.非共价杂合物基本上由多壁碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物组成，其中芳族化合物选自由蒽醌、咖啡酸、番红(safranin)、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维、其盐及其衍生物组成的组。22.在一种实施方案中，本发明提供了包含聚合物和非共价杂合物的复合物，所述非共价杂合物包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维(anf)、其盐及其衍生物组成的组，其中所述复合物具有改进的机械性质和/或导电性质。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。23.在一种实施方案中，本发明提供了用于电化学应用的多孔电极，其包含非共价杂合物，所述非共价杂合物包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维(anf)、其盐及其衍生物组成的组。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。24.在一种实施方案中，本发明提供了包含非共价杂合物的可拉伸的、可弯曲的和/或可膨胀的材料，所述非共价杂合物包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维(anf)、其盐及其衍生物组成的组，其中所述杂合物是导电的，并且导电性在所述材料的拉伸或膨胀时被维持。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。25.在一种实施方案中，本发明提供了包含非共价杂合物的emi(电磁干扰)屏蔽(shielding)和电磁辐射吸收器，所述非共价杂合物包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维(anf)、其盐及其衍生物组成的组，其中所述杂合物在红外和微波范围内是导电的。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。26.在一种实施方案中，本发明提供了包含非共价杂合物的建筑材料，所述非共价杂合物包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维、其盐及其衍生物组成的组，其中所述杂合物增强建筑材料。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。27.在一种实施方案中，本发明提供了用于制备非共价杂合物的工艺，所述非共价杂合物包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物的，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维、其盐及其衍生物组成的组；其中所述工艺包括：28.·任选地研磨碳纳米管；以及29.·在超声浴(sonicationbath)中，在含水溶剂、有机溶剂或其组合中混合碳纳米管和至少一种芳族化合物，并且超声处理持续一段时间以获得包含杂合物的分散体。30.附图简述31.被视为本发明的主题在说明书的结论部分中被特别地指出并且被明确地要求保护。然而，当与附图一起阅读时，通过参考以下详细描述，本发明关于配置(organization)和操作方法两者与本发明的目的、特征和优点一起可以被最好地理解，在附图中：32.图1a-图1c：(图1a)呈现了如实施例2中描述的两面覆盖有swcnt-茜素杂合物的聚乙烯(pe)片材的sem图像；(图1b)相同片材的横截面的sem图像，其图示了双面涂层；(图1c)(图1b)中的在虚线矩形中的区域上的放大图。图示了具有93μm-103μm的厚度的pe-swcnt-茜素复合物和具有10μm±3μm的平均厚度的swcnt-茜素杂合物的层。33.图2a-图2e呈现了在超声浴之前和之后在不同的有机溶剂中的分散体的图，其展示了在超声处理步骤之后更均匀并且更稳定的分散体：(图2a)在15min超声浴之前的在acn中的mwcnt，左侧为空白并且右侧具有红紫素；(图2b-图2e)在超声浴14h之后的在不同溶剂中的mwcnt，右侧为空白并且左侧具有红紫素，(图2b)acn；(图2c)丙酮；(图2d)ea；(图2e)thf。34.图3a-图3e呈现了(图3a)用swcnt-茜素杂合物从一侧覆盖的非织造聚丙烯(pp)片材的sem图像；(图3b)相同片材的横截面的sem图像，其还图示了具有高达数百nm的swcnt杂合物的内部pp纤维的涂层；(图3c)被切割横截面的pp纤维及其swcnt杂合物涂层的放大图；(图3d)(图3c)中的虚线矩形中的区域上的放大图；(图3e)图3d中的虚线矩形中的区域上的放大图。35.将理解，为了图示的简单和清楚，在附图中示出的要素不一定按比例绘制。例如，为了清楚，要素中的某些要素的尺寸可以相对于其他要素被放大。此外，在认为合适的情况下，参考数字可以在附图中被重复以指示对应的或类似的要素。36.发明详述37.在以下的详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实践。在其他情况下，没有详细地描述众所周知的方法、程序和部件，以免使本发明模糊。38.碳纳米管(cnt)的优异的机械性质和电性质对于改善复合物(例如聚合物/cnt复合物)的机械性质和电性质具有独特的优势，所述复合物具有作为电极、增强材料、抗静电/emi屏蔽材料和建筑材料的广泛的适用性。与碳纳米管(cnt)的非共价分子附接已经成为在不损害cnt的机械性质和电性质(作为共价修饰的特征)的情况下用于克服cnt聚集的占优势的趋势的优选方法。本发明提供了廉价的芳族分子和cnt的杂合物，其非共价地修饰cnt以在很多种溶剂、溶剂混合物和聚合物中有效并且稳定地分散。所得到的cnt材料可以用于制造具有改进的机械性质和电性质的电极、传感器和复合物。39.非共价杂合物40.在一些实施方案中，本发明涉及包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物的非共价杂合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维、其盐及其衍生物组成的组。41.在一些实施方案中，本文提供的杂合物包含碳纳米管(cnt)和蒽醌、其盐或其衍生物。在另一种实施方案中，蒽醌及其衍生物由式i的结构表示：[0042][0043]其中r1-r8中的每一个独立地是氢、羟基、烷基、烯基、卤化物、卤代烷基、cn、cooh、烷基-cooh、烷基胺、酰胺、烷基酰胺、芳基、杂芳基、环烷基、杂环烷基、硫醇基(sh)、硫代烷基、烷氧基、醚(烷基-o-烷基)、or9、cor9、coocor9、coor9、ocor9、oconhr9、nhcoor9、nhconhr9、ocoor9、con(r9)2、sr9、so2r9、sor9、so2nh2、so2nh(r9)、so2n(r9)2、nh2、nh(r9)、n(r9)2、conh2、conh(r9)、con(r9)2、co(n-杂环)、no2、氰酸酯、异氰酸酯、硫氰酸酯、异硫氰酸酯、甲磺酸酯、甲苯磺酸酯或三氟甲磺酸酯；其中r9是h、(c1-c10)烷基、(c1-c10)卤代烷基、(c3-c8)环烷基、芳基或杂芳基，其中烷基基团、卤代烷基基团、环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团任选地被取代。每一种代表本发明的单独的实施方案。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。[0044]在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。在一些实施方案中，式i的结构中的r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是氢。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是羟基。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是烷基。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是烯基。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是卤化物。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是卤代烷基。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是cn。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是cooh。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是烷基-cooh。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是烷基胺。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是酰胺。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是芳基。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是杂芳基。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是环烷基。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是杂环烷基。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是卤代烷基。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是硫醇基(sh)。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是硫代烷基。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是烷氧基。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是醚(烷基-o-烷基)。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是or9，其中r9是h、(c1-c10)烷基、(c1-c10)卤代烷基、(c3-c8)环烷基、芳基或杂芳基，其中烷基基团、卤代烷基基团、环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团任选地被取代。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是cor9，其中r9是h、(c1-c10)烷基、(c1-c10)卤代烷基、(c3-c8)环烷基、芳基或杂芳基，其中烷基基团、卤代烷基基团、环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团任选地被取代。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是coocor9，其中r9是h、(c1-c10)烷基、(c1-c10)卤代烷基、(c3-c8)环烷基、芳基或杂芳基，其中烷基基团、卤代烷基基团、环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团任选地被取代。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是coor9，其中r9是h、(c1-c10)烷基、(c1-c10)卤代烷基、(c3-c8)环烷基、芳基或杂芳基，其中烷基基团、卤代烷基基团、环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团任选地被取代。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是ocor9，其中r9是h、(c1-c10)烷基、(c1-c10)卤代烷基、(c3-c8)环烷基、芳基或杂芳基，其中烷基基团、卤代烷基基团、环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团任选地被取代。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是oconhr9，其中r9是h、(c1-c10)烷基、(c1-c10)卤代烷基、(c3-c8)环烷基、芳基或杂芳基，其中烷基基团、卤代烷基基团、环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团任选地被取代。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是nhcoor9，其中r9是h、(c1-c10)烷基、(c1-c10)卤代烷基、(c3-c8)环烷基、芳基或杂芳基，其中烷基基团、卤代烷基基团、环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团任选地被取代。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是nhconhr9，其中r9是h、(c1-c10)烷基、(c1-c10)卤代烷基、(c3-c8)环烷基、芳基或杂芳基，其中烷基基团、卤代烷基基团、环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团任选地被取代。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是ocoor9，其中r9是h、(c1-c10)烷基、(c1-c10)卤代烷基、(c3-c8)环烷基、芳基或杂芳基，其中烷基基团、卤代烷基基团、环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团任选地被取代。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是con(r9)2，其中r9是h、(c1-c10)烷基、(c1-c10)卤代烷基、(c3-c8)环烷基、芳基或杂芳基，其中烷基基团、卤代烷基基团、环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团任选地被取代。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是sr9，其中r9是h、(c1-c10)烷基、(c1-c10)卤代烷基、(c3-c8)环烷基、芳基或杂芳基，其中烷基基团、卤代烷基基团、环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团任选地被取代。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是so2r9，其中r9是h、(c1-c10)烷基、(c1-c10)卤代烷基、(c3-c8)环烷基、芳基或杂芳基，其中烷基基团、卤代烷基基团、环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团任选地被取代。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是sor9，其中r9是h、(c1-c10)烷基、(c1-c10)卤代烷基、(c3-c8)环烷基、芳基或杂芳基，其中烷基基团、卤代烷基基团、环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团任选地被取代。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是so2nh2。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是so2nh(r9)，其中r9是h、(c1-c10)烷基、(c1-c10)卤代烷基、(c3-c8)环烷基、芳基或杂芳基，其中烷基基团、卤代烷基基团、环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团任选地被取代。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是so2n(r9)2，其中r9是h、(c1-c10)烷基、(c1-c10)卤代烷基、(c3-c8)环烷基、芳基或杂芳基，其中烷基基团、卤代烷基基团、环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团任选地被取代。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是nh2。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是nh(r9)，其中r9是h、(c1-c10)烷基、(c1-c10)卤代烷基、(c3-c8)环烷基、芳基或杂芳基，其中烷基基团、卤代烷基基团、环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团任选地被取代。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是n(r9)2，其中r9是h、(c1-c10)烷基、(c1-c10)卤代烷基、(c3-c8)环烷基、芳基或杂芳基，其中烷基基团、卤代烷基基团、环烷基基团、芳基基团或杂芳基基团任选地被取代。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是conh2。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是卤代烷基conh(r9)。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是con(r9)2。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是co(n-杂环)。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是no2。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是氰酸酯。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是异氰酸酯。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是硫氰酸酯。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是异硫氰酸酯。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是甲磺酸酯。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是甲苯磺酸酯。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8各自独立地是三氟甲磺酸酯。在一些实施方案中，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7或r8不是so2h。[0045]在一种实施方案中，本文提供的杂合物包含蒽醌、其盐或其衍生物和碳纳米管。在一种实施方案中，蒽醌衍生物是二羟基蒽醌或三羟基蒽醌。在另一种实施方案中，蒽醌衍生物是红紫素或茜素。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。[0046]在一些实施方案中，本文提供的杂合物包含吖啶、其盐或其衍生物和碳纳米管。在一种实施方案中，吖啶衍生物是吖啶橙。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。[0047]在一些实施方案中，本文提供的杂合物包含萘二磺酸、其盐或其衍生物和碳纳米管。在一种实施方案中，萘二磺酸衍生盐(derivativesalt)选自由以下组成的组：变色酸二钠盐、2,6-萘二磺酸钠盐、2,7-萘二磺酸钠盐、2-(4-硝基苯偶氮基)变色酸二钠盐(铬变素2b(chromotrope2b))、4-氨基-5-羟基-3,6-双[[4-[[2-(磺氧基)乙基]磺酰基]苯基]偶氮]萘-2,7-二磺酸四钠(4-amino-5-hydroxy-3,6-bis[[4-[[2-(sulphonatooxy)ethyl]sulphonyl]phenyl]azo]naphthalene-2,7-disulphonate)(活性黑5)，及其任意组合。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。[0048]在一些实施方案中，本文提供的杂合物包含咖啡酸、其盐或其衍生物和碳纳米管。在其他实施方案中，咖啡酸衍生物包括咖啡酸酯(caffeicester)或咖啡酸酰胺(caffeicamide)。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。[0049]在一些实施方案中，本文提供的杂合物包含吩嗪、其盐或其衍生物和碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。[0050]在一些实施方案中，本文提供的杂合物包含靛蓝、其盐或其衍生物和碳纳米管。在其他实施方案中，靛蓝衍生物包括靛蓝胭脂红(indigocarmine)。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。[0051]在一些实施方案中，本文提供的杂合物包含罗丹明、其盐或其衍生物和碳纳米管。在其他实施方案中，靛蓝衍生物包括罗丹明101内盐。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。[0052]在一些实施方案中，本文提供的杂合物包含吩噻嗪、其盐或其衍生物和碳纳米管。在其他实施方案中，吩噻嗪衍生物包括亚甲蓝。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。[0053]在一些实施方案中，本文提供的杂合物包含百里酚酞、其盐或其衍生物和碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。[0054]在一些实施方案中，本文提供的杂合物包含碳纳米管和芳族聚酰胺纳米纤维(anf)。凯夫拉(kevlar)是一种众所周知的超强的对位芳族聚酰胺合成纤维，其具有高的拉伸强度对重量比。使用dmso和koh可以将凯夫拉纤维破碎成低分子量链并且溶解以形成芳族聚酰胺纳米纤维(anf)溶液，如由kotov等人首先示出的[yang等人,“dispersionsofaramidnanofibers:anewnanoscalebuildingblock”,acsnano,第5卷,第9期,第6945-6954页,2011]。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。[0055]在一些实施方案中，anf在真空过滤后加入到swcnt分散体中，以获得具有改进的机械性质的swcnt-anf杂合物。[0056]在一种实施方案中，本发明提供了包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物的非共价杂合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维(anf)、其盐及其衍生物组成的组。在另一种实施方案中，杂合物包含在杂合物内的两种、三种、四种或更多种不同的芳族化合物。[0057]在一些实施方案中，本文提供的杂合物基本上由芳族化合物、其盐或其衍生物和cnt组成。在一些实施方案中，本文提供的杂合物基本上由cnt和至少一种芳族化合物、其盐或其衍生物组成。在一些实施方案中，本文提供的杂合物基本上由cnt和至少一种芳族化合物、其盐或其衍生物组成，其中杂合物不包含分散剂。[0058]在一些实施方案中，本文提供了基本上由单壁碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物组成的非共价杂合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、咖啡酸、吩嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维(anf)、其盐及其衍生物组成的组。[0059]非共价杂合物基本上由多壁碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物组成，其中芳族化合物选自由蒽醌、咖啡酸、番红、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维、其盐及其衍生物组成的组。[0060]在一些实施方案中，本文提供的杂合物包含至少一种芳族化合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维(anf)、其盐及其衍生物组成的组。在其他实施方案中，术语“其衍生物”包括用一个或更多个官能团或用任何化学基团(即羟基、烷基、芳基、卤化物、硝基、胺、酯、酰胺、羧酸或其组合)化学修饰的所列出的芳族化合物中的任一种。例如，通过用羟基基团衍生蒽醌，获得亲水性杂合物(茜素、红紫素)。通过用疏水性基团(c6-c10烷基)衍生蒽醌，获得疏水性杂合物。[0061]在一些实施方案中，本文提供的杂合物包含至少一种芳族化合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维(anf)、其盐及其衍生物组成的组。在其他实施方案中，所列出的芳族化合物中的任一种的盐是有机酸盐或无机酸盐或者有机碱盐或无机碱盐。[0062]合适的酸盐包含无机酸或有机酸。在一种实施方案中，无机酸盐的实例是硫酸氢盐、硼酸盐、溴化物、氯化物、半硫酸盐(hemisulfate)、氢溴酸盐、盐酸盐、2-羟基乙基磺酸盐(羟基乙磺酸盐)、碘酸盐、碘化物、异硫代硫酸盐(isothionates)、硝酸盐、过硫酸盐、磷酸盐、硫酸盐、氨基磺酸盐、磺胺酸盐、磺酸类(烷基磺酸盐、芳基磺酸盐、卤素取代的烷基磺酸盐、卤素取代的芳基磺酸盐)、磺酸盐和硫氰酸盐。[0063]在一种实施方案中，有机酸盐的实例可以选自脂族类、脂环族类、芳族类、芳代脂族(araliphatic)类、杂环类、羧酸(carboxylic)类和磺酸(sulfonic)类的有机酸，其实例为乙酸盐、精氨酸、天冬氨酸盐、抗坏血酸盐、己二酸盐、邻氨基苯甲酸盐、藻酸盐、烷烃羧酸盐(axylate)、被取代的烷烃羧酸盐、藻酸盐、苯磺酸盐、苯甲酸盐、硫酸氢盐、丁酸盐、碳酸氢盐、酒石酸氢盐、羧酸盐、柠檬酸盐、樟脑酸盐、樟脑磺酸盐、环己基氨基磺酸盐、环戊烷丙酸盐、依地酸钙(calciumedetate)、樟脑磺酸盐(camsylate)、碳酸盐、克拉维酸盐(clavulanate)、肉桂酸盐，二羧酸盐、二葡萄糖酸盐、十二烷基磺酸盐、二盐酸盐(dihydrochloride)、癸酸盐、庚酸盐、乙烷磺酸盐(ethanesulfonate)、依地酸盐、乙二磺酸盐(edisylate)、依托酸盐、乙磺酸盐、富马酸盐、甲酸盐、氟化物、半乳糖醛酸盐(galacturonate)、葡萄糖酸盐、谷氨酸盐、甘醇酸盐、葡萄糖二酸盐、葡萄糖庚酸盐(glucoheptanoate)、甘油磷酸盐、葡庚糖酸盐、乙醇酰对氨苯基胂酸盐(glycollylarsanilate)、戊二酸盐、谷氨酸盐、庚酸盐、己酸盐、羟基马来酸盐、羟基羧酸、己基间苯二酚盐(hexylresorcinate)、羟基苯甲酸盐、羟基萘甲酸盐、氢氟酸盐(hydrofluorate)、乳酸盐、乳糖醛酸盐、月桂酸盐、苹果酸盐、马来酸盐、亚甲基双(β-氧基萘甲酸盐)、丙二酸盐、扁桃酸盐、甲磺酸盐(mesylate)、甲磺酸盐(methanesulfonate)、甲基溴化物、甲基硝酸盐、甲基磺酸盐、马来酸一钾盐、黏酸盐、单羧酸盐、硝酸盐、萘磺酸盐(naphthalenesulfonate)、2-萘磺酸盐、烟酸盐、萘磺酸盐(napsylate)、n-甲葡糖胺、草酸盐、辛酸盐、油酸盐、双羟萘酸盐、苯乙酸盐、苦味酸盐、苯基苯甲酸盐、新戊酸盐、丙酸盐、邻苯二甲酸盐、苯基乙酸盐、果胶酸盐、苯丙酸盐、棕榈酸盐、泛酸盐、聚半乳糖醛酸盐、丙酮酸盐、奎尼酸盐、水杨酸盐、琥珀酸盐、硬脂酸盐、磺胺酸盐、碱式乙酸盐、酒石酸盐、茶碱乙酸盐(theophyllineacetate)、对甲苯磺酸盐(甲苯磺酸盐)、三氟乙酸盐、对苯二甲酸盐、鞣酸盐、茶氯酸盐、三卤代乙酸盐、三乙基碘化物、三羧酸盐、十一酸盐和戊酸盐。[0064]在一种实施方案中，无机碱盐的实例可以选自铵、包括锂、钠、钾、铯的碱金属；包括钙、镁、铝的碱土金属；锌、钡、胆碱类、季铵。[0065]在另一种实施方案中，有机碱盐的实例可以选自精氨酸、有机胺，包括脂族有机胺、脂环族有机胺、芳族有机胺、苄星类(benzathines)、叔丁基胺类、苯乙苄胺类(n-苄基苯乙胺)、二环己胺类、二甲胺类、二乙醇胺类、乙醇胺类、乙二胺类、海巴胺类(hydrabamines)、咪唑类、赖氨酸类、甲胺类、葡甲胺类、n-甲基-d-葡糖胺类、n,n'-二苄基乙二胺类、烟酰胺类、有机胺、鸟氨酸类、吡啶类、皮考啉类、哌嗪类、普鲁卡因、三(羟甲基)甲胺类、三乙胺类、三乙醇胺类、三甲胺类、氨丁三醇类和脲类。[0066]在一种实施方案中，“烷基”基团指的是饱和的脂族烃，其包括直链、支链和环状的烷基基团。在一种实施方案中，烷基基团具有1-12个碳。在另一种实施方案中，烷基基团具有1-7个碳。在另一种实施方案中，烷基基团具有1-6个碳。在另一种实施方案中，烷基基团具有6-12个碳。在另一种实施方案中，烷基基团具有8-12个碳。在另一种实施方案中，烷基基团具有1-4个碳。烷基基团可以是未被取代的或被选自卤素、羟基、烷氧基、羰基、酰胺基、烷基酰胺基、二烷基酰胺基、硝基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、羧基、硫醇基和硫代烷基的一个或更多个基团所取代。[0067]在另一种实施方案中，“烯基”基团指的是不饱和的烃，其包括具有一个或更多个双键的直链、支链和环状的基团。烯基基团可以具有一个双键、两个双键、三个双键等。烯基基团的实例是乙烯基、丙烯基、丁烯基、环己烯基等。烯基基团可以是未被取代的或被选自卤素、羟基、烷氧基、羰基、酰胺基、烷基酰胺基、二烷基酰胺基、硝基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、羧基、硫醇基和硫代烷基的一个或更多个基团所取代。[0068]“卤代烷基”基团指的是如上文定义的烷基基团，该烷基基团被一个或更多个卤素原子取代，在一种实施方案中被f取代，在另一种实施方案中被cl取代，在另一种实施方案中被br取代，在另一种实施方案中被i取代。[0069]“芳基”基团指的是具有至少一个碳环芳族基团或杂环芳族基团的芳族基团，该芳族基团可以是未被取代的或被选自卤素、卤代烷基、羟基、烷氧基、羰基、酰胺基、烷基酰胺基、二烷基酰胺基、硝基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、羧基或硫醇基或硫代烷基的一个或更多个基团所取代。芳基环的非限制性实例是苯基、萘基、吡喃基、吡咯基、吡嗪基、嘧啶基、吡唑基、吡啶基、呋喃基、苯硫基、噻唑基、咪唑基、异噁唑基及类似的芳基环。在一种实施方案中，芳基基团是1-12元环。在另一种实施方案中，芳基基团是1-8元环。在另一种实施方案中，芳基基团包括1-4个稠环。[0070]在一些实施方案中，本发明涉及包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物的非共价杂合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维(anf)、其盐及其衍生物组成的组。[0071]在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管(swcnt)。在其他实施方案中，碳纳米管是(6,5)-单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管(mwcnt)。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管(mwcnt)和单壁碳纳米管(swcnt)的组合。[0072]“碳纳米管”在本文指的是形成管的石墨烯的片材。[0073]如本文所定义的，“单壁纳米管”指的是纳米管不包含另一个纳米管。[0074]“多壁碳纳米管”在本文指的是多于一个纳米管在纳米管内(包括例如双壁纳米管)。[0075]在一些实施方案中，本发明的杂合物包含在5wt％至95wt％之间的碳纳米管(cnt)。在其他实施方案中，杂合物组合物包含在30wt％至95wt％之间的碳纳米管(cnt)。在其他实施方案中，杂合物组合物包含在50wt％至95wt％之间的碳纳米管(cnt)。在其他实施方案中，杂合物组合物包含在70wt％至95wt％之间的碳纳米管(cnt)。在其他实施方案中，杂合物组合物包含在5wt％至80wt％之间的碳纳米管(cnt)。在其他实施方案中，杂合物组合物包含在5wt％至75wt％之间的碳纳米管(cnt)。在其他实施方案中，杂合物组合物包含在5wt％至70wt％之间的碳纳米管(cnt)。在其他实施方案中，杂合物组合物包含在5wt％至40wt％之间的碳纳米管(cnt)。在其他实施方案中，杂合物组合物包含在5wt％至10wt％之间的碳纳米管(cnt)。在其他实施方案中，杂合物组合物包含在5wt％至15wt％之间的碳纳米管(cnt)。在其他实施方案中，杂合物组合物包含在10wt％至30wt％之间的碳纳米管(cnt)。在其他实施方案中，杂合物组合物包含在5wt％至20wt％之间的碳纳米管(cnt)。在其他实施方案中，杂合物组合物包含在15wt％至60wt％之间的碳纳米管(cnt)。在其他实施方案中，杂合物组合物包含在20wt％至70wt％之间的碳纳米管(cnt)。在其他实施方案中，杂合物组合物包含在35wt％至75wt％之间的碳纳米管(cnt)。在其他实施方案中，杂合物组合物包含在65wt％至70wt％之间的碳纳米管(cnt)。[0076]在一些实施方案中，杂合物包含红紫素和swcnt。在其他实施方案中，杂合物各自包含1:1重量比的红紫素和swcnt。在其他实施方案中，杂合物各自包含1:95至95:1重量比的红紫素和swcnt。在其他实施方案中，杂合物各自包含1:95至50:50重量比的红紫素和swcnt。在其他实施方案中，杂合物分别包含1:1、1:10、1:20、1:30、1:50、1:70、1:95重量比的红紫素和swcnt。[0077]在一些实施方案中，杂合物包含茜素和swcnt。在其他实施方案中，杂合物各自包含1:1重量比的茜素和swcnt。在其他实施方案中，杂合物各自包含1:95至95:1重量比的茜素和swcnt。在其他实施方案中，杂合物各自包含1:95至50:50重量比的茜素和swcnt。在其他实施方案中，杂合物分别包含1:1、1:10、1:20、1:30、1:50、1:70、1:95重量比的茜素和swcnt。[0078]在一些实施方案中，杂合物包含红紫素和mwcnt。在其他实施方案中，杂合物包含1:1重量比的红紫素和mwcnt。在其他实施方案中，杂合物各自包含1:95至95:1重量比的红紫素和mwcnt。在其他实施方案中，杂合物各自包含1:95至50:50重量比的红紫素和mwcnt。在其他实施方案中，杂合物分别包含1:1、1:10、1:20、1:30、1:50、1:70、1:95重量比的红紫素和mwcnt。[0079]在一些实施方案中，杂合物包含茜素和mwcnt。在其他实施方案中，杂合物各自包含1:1重量比的茜素和mwcnt。在其他实施方案中，杂合物各自包含1:95至95:1重量比的茜素和mwcnt。在其他实施方案中，杂合物各自包含1:95至50:50重量比的茜素和mwcnt。在其他实施方案中，杂合物分别包含1:1、1:10、1:20、1:30、1:50、1:70、1:95重量比的茜素和mwcnt。[0080]在一些实施方案中，杂合物包含芳族聚酰胺纳米纤维(anf)和swcnt。在其他实施方案中，杂合物各自包含1:1重量比的芳族聚酰胺纳米纤维(anf)和swcnt。在其他实施方案中，杂合物各自包含1:95至95:1重量比的芳族聚酰胺纳米纤维(anf)和swcnt。在其他实施方案中，杂合物各自包含1:95至50:50重量比的芳族聚酰胺纳米纤维(anf)和swcnt。在其他实施方案中，杂合物分别包含1:1、1:10、1:20、1:30、1:50、1:70、1:95重量比的芳族聚酰胺纳米纤维(anf)和swcnt。[0081]在一些实施方案中，杂合物包含芳族聚酰胺纳米纤维(anf)和mwcnt。在其他实施方案中，杂合物各自包含1:1重量比的芳族聚酰胺纳米纤维(anf)和mwcnt。在其他实施方案中，杂合物各自包含1:95至95:1重量比的芳族聚酰胺纳米纤维(anf)和mwcnt。在其他实施方案中，杂合物各自包含1:95至50:50重量比的芳族聚酰胺纳米纤维(anf)和mwcnt。在其他实施方案中，杂合物分别包含1:1、1:10、1:20、1:30、1:50、1:70、1:95重量比的芳族聚酰胺纳米纤维(anf)和mwcnt。[0082]在一些实施方案中，本文提供的杂合物呈分散体、巴克纸(buckypaper)、涂层、块体材料(bulkmaterial)、糊状物、粉末或气凝胶的形式。在其他实施方案中，本文提供的杂合物是在有机溶剂或含水溶剂中的分散体。在其他实施方案中，本文提供的杂合物是巴克纸或膜。在其他实施方案中，本文提供的杂合物被用作涂层。在其他实施方案中，本文提供的杂合物是粉末。在其他实施方案中，本文提供的杂合物是涂层。在其他实施方案中，本文提供的杂合物是糊状物。在其他实施方案中，本文提供的杂合物是气凝胶。在其他实施方案中，涂层是粉末涂层。[0083]在一些实施方案中，本文提供的杂合物是导电的。[0084]在一些实施方案中，本文提供的杂合物是亲水性的。[0085]“块体材料”在本文指的是杂合物以3d形式分散在其中的材料。[0086]用于制备非共价杂合物的工艺[0087]在一些实施方案中，本发明提供了用于制备非共价杂合物的工艺，所述非共价杂合物包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维(anf)、其盐及其衍生物组成的组；所述工艺包括：[0088]·任选地研磨碳纳米管；以及[0089]·在超声浴中，在含水溶剂、有机溶剂或其组合中混合碳纳米管和至少一种芳族化合物，并且超声处理持续一段时间以获得包含杂合物的分散体。[0090]在一些实施方案中，本发明提供了用于制备非共价杂合物的工艺，所述非共价杂合物包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物的，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维(anf)、其盐及其衍生物组成的组；所述工艺包括：[0091]·研磨碳纳米管；以及[0092]·在超声浴中，在含水溶剂、有机溶剂或其组合中混合碳纳米管和至少一种芳族化合物，并且超声处理持续一段时间以获得包含杂合物的分散体。[0093]在一些实施方案中，在超声浴中的混合步骤持续范围在15min至1小时之间的超声处理时间段。[0094]在另一种实施方案中，在固体研磨机中以在50krpm-100krpm之间进行研磨/碾磨持续在2分钟至1小时之间的时间段。在另一种实施方案中，进行研磨/碾磨持续在2分钟至10分钟之间的时间段。术语研磨和碾磨在本文可互换地使用。[0095]在一些实施方案中，用于制备本发明的杂合物的工艺还包括通过离心、过滤或沉淀进行进一步纯化，以产生均匀的杂合物。[0096]在一些实施方案中，用于制备杂合物的有机溶剂是氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、三乙二醇、三氯乙烷、叔丁基甲基醚、四氯乙烷、丙酮、thf、dmso、甲苯、苯、醇、异丙醇(ipa)、氯苯、乙腈、二噁烷、醚、nmp、dme、dmf、乙酸乙酯或其组合。每一种代表本发明的单独的实施方案。[0097]用于制备本文提供的杂合物的工艺包括超声处理步骤。超声处理机械地和化学地改变了溶液中的cnt。在优选的溶剂中在芳族分子的存在下的cnt的超声浴以能够实现改进的通过喷涂、过滤、铸造和块体复合物应用的加工的方式来分散cnt。[0098]在一些实施方案中，与碳纳米管(非杂合物)相比，通过本文提供的工艺制备的杂合物具有改进的喷射性质、过滤性质或印刷性质。在一些实施方案中，与其中碳纳米管在与芳族化合物混合之前没有被碾磨/研磨的杂合物相比，通过本文提供的工艺制备的杂合物具有改进的喷射性质、过滤性质或印刷性质。[0099]本文提供的杂合物中的芳族化合物改变了吸附纳米管的表面能，用于更好的溶液分散性和粘附性。[0100]包含本文提供的非共价杂合物的复合物及其用途。[0101]swcnt和mwcnt两者均具有与以下类似的用途：吸附材料，导电纤维，片材和织物，多孔电极，涂层或膜，导电油墨，材料复合物的导电添加剂和/或增强添加剂，以及电传感系统、电催化系统或光伏系统的一部分。它们的不同之处在于孔隙率、导电性和导热性；化学稳定性、热稳定性和光子稳定性(photonicstability)；表面能；化学吸附性；拉伸强度以及其他。它们的具体用途可以使用本文提供的杂合物来定制用于特定的应用。[0102]在一些实施方案中，本发明提供了包含聚合物和非共价杂合物的复合物，所述非共价杂合物包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维(anf)、其盐及其衍生物组成的组，其中与单独的cnt(即，非杂合物)相比，所述复合物具有改进的机械性质和/或导电性质。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。[0103]在其他实施方案中，聚合物是具有高于25℃的熔点的任何已知的有机聚合物。在其他实施方案中，聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、abs、尼龙、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乳酸、聚氨酯、聚酯、环氧树脂、聚丙烯酸酯、peek以及其他(例如可以用于3d打印机的任何聚合物)以及它们的组合和/或共聚物。[0104]在一些实施方案中，本发明提供了用于电化学应用的多孔电极，其包含非共价杂合物，该非共价杂合物包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维(anf)、其盐及其衍生物组成的组。在其他实施方案中，电化学应用包括循环伏安法、传感器、能量存储和能量转换。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。[0105]在一些实施方案中，本文提供的杂合物被用于制备电极。在其他实施方案中，本文提供的杂合物被用于制备多孔电极。在其他实施方案中，本文提供的杂合物被用于制备透明电极。[0106]在一种实施方案中，电极以将实现本文提供的杂合物和/或纳米颗粒和/或聚合物在所提及的系统中的使用所需的适当的表面能、选择性、表面积、孔隙率以及化学和热稳定性的方式来包含本文提供的杂合物和/或纳米颗粒和/或聚合物。[0107]在一些实施方案中，本发明提供了包含非共价杂合物的可拉伸的、可弯曲的和/或可膨胀的材料，所述非共价杂合物包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维(anf)、其盐及其衍生物组成的组。在另一种实施方案中，杂合物是导电的，并且杂合物的导电性在材料的拉伸或膨胀时被维持。在其他实施方案中，该材料被杂合物涂覆。在其他实施方案中，杂合物被嵌入该材料内。在其他实施方案中，杂合物是该材料的表面上的涂层。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。[0108]在其他实施方案中，可拉伸的、可弯曲的和/或可膨胀的材料是织物、可拉伸的纺织品、纸或弹性体(例如胶乳、橡胶、聚氨酯、有机硅(silicone))。在其他实施方案中，弹性体是胶乳、橡胶、聚氨酯或有机硅。[0109]在一些实施方案中，本发明提供了包含非共价杂合物的emi(电磁干扰)屏蔽和电磁辐射吸收器，所述非共价杂合物包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维(anf)、其盐及其衍生物组成的组。在其他实施方案中，电化学应用包括循环伏安法、传感器、能量存储和能量转换，其中杂合物在红外和微波范围内是导电的。emi屏蔽或电磁辐射吸收器由导电cnt杂合物制成。emi屏蔽物是围绕需要屏蔽emi的装置或物体构建的法拉第笼。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。[0110]在一些实施方案中，本发明提供了建筑材料，其中该建筑材料包含非共价杂合物，非共价杂合物包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物，其中芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维(anf)、其盐及其衍生物组成的组，其中与单独的cnt(非杂合物)相比，杂合物增强了建筑材料。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。[0111]在另一种实施方案中，本文提供的杂合物被嵌入建筑材料内。在另一种实施方案中，建筑材料被杂合物涂覆。在其他实施方案中，建筑材料包括混凝土、石膏或建筑聚合物。在其他实施方案中，建筑聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、abs、尼龙、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乳酸、聚氨酯、聚酯、环氧树脂、聚丙烯酸酯、peek以及其他(例如可以用于3d打印机的任何聚合物)以及它们的组合和/或共聚物。[0112]在一些实施方案中，本文提供的杂合物被用于制备建筑材料。[0113]在其他实施方案中，杂合物被嵌入通过干凝胶方法制成的玻璃中。[0114]在一些实施方案中，本发明提供了包含非共价杂合物的分散体，所述非共价杂合物包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物，其中芳族化合物选自由在有机溶剂或含水溶剂中的蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维(anf)、其盐及其衍生物组成的组。在其他实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在其他实施方案中，碳纳米管是多壁碳纳米管。[0115]在其他实施方案中，cnt在有机溶剂和水中的分散体分散度高达2g/l。[0116]在其他实施方案中，将分散体在过滤器上过滤，在过滤器上形成亲水性的或疏水性的巴克纸。疏水性或亲水性由杂合物中的芳族化合物的性质决定。在一种实施方案中，巴克纸是亲水性的，并且被用于水-油分离或干燥。在一种实施方案中，巴克纸是疏水性的，并且被用于保护表面免受湿气和液态水、水溶性材料的影响(例如自清洁表面)，同时保持对其他气体或有机液体是可渗透的。疏水性巴克球还可以用于保护基底免受未多卤化的常规有机材料的影响。[0117]在一些实施方案中，通过滴铸(dropcasting)、浸渍、喷涂、过滤、印刷或粉末涂覆将杂合物分散体应用在诸如玻璃、氧化硅、pp、pvc、pet和纸的非限制性实例的固体表面上，以在固体表面(基底)上形成导电杂合物膜。在其他实施方案中，膜可以通过热压被转移到另一个固体表面上。在其他实施方案中，如实施例1和实施例2中所例示的那样转移膜。[0118]在一种实施方案中，如本文使用的术语“一(a)”或“一(an)”指的是至少一个、或者多个所指示的要素，该要素可以以任何期望的数量级存在，以适应特定的应用，如本领域技术人员所理解的。[0119]以下实施例仅被认为本质上是说明性的而非限制性的。对于本发明所属领域的技术人员将明显的是，可以进行许多修改、置换和变化而不偏离本发明的范围。实施例[0120]实施例1[0121]茜素和单壁碳纳米管(swcnt)的杂合物-在拉伸时维持导电性[0122]在40ml异丙醇(ipa)中混合20mg的swcnt(来自6g以77krpm被碾磨持续2分钟的批次，0.5g/l的浓度)和20mg茜素并且在超声浴中持续30min。将分散体分若干层地喷涂在10cm×21cm的纸片材上，其中使用热风枪来干燥每一层。将20cm×3cm的商业双面聚氨酯凝胶弹性体带(polyurethanegelelastomericribbon)的一个面关于纸的长度粘贴。使带有胶带的纸通过层压机(热压机，在室温)以便施加均匀压力。然后，使胶带从纸片材的面脱离，并且cnt杂合物被完全地转移到胶带上。从一端到另一端的初始测量电阻是250ω。然后将同一胶带拉伸到约30cm，并且获得的测量电阻是14kω。将胶带额外拉伸至123cm，并且测量电阻上升至150kω。通过用指压从一端到另一端地滑过(swipe)胶带(同时戴上丁腈橡胶手套)的表面纤维定向(alignment)导致了3倍的电阻降低，降低至56kω(表1)。这种行为指示本发明的杂合物在拉伸基底时(通过改变cnt之间的平均距离，以0.1mg/cm2开始，然后弹性体被拉伸600％)维持导电性的特性。[0123]表1：被本发明的杂合物涂覆的弹性体带在拉伸后的电阻。[0124][0125]实施例2[0126]通过杂合物涂层表面的转移，在pe基底上的茜素和单壁碳纳米管(swcnt)的杂合物(图1a-图1c)。[0127]通过与实施例1中描述的相同的方法获得覆盖有swcnt-茜素非共价杂合物的纸片材。将纸片材沿着它的宽度对折。将商业聚乙烯t(pe)片材(87.5μm±1μm厚)的5cm×5cm小片夹在纸的cnt杂合物覆盖的面之间(纸又被夹在两个pet片材(100μm厚)之间)，并且使其通过被加热至140℃的台式层压机(热辊压机(hotrollpress))，重复10次(关于在热层压机处理之后的cnt杂合物涂覆的纸的厚度参见表2)。cnt杂合物被完全转移到pe的表面上。在整个表面上指压轻拭(stroke)(用戴手套的手)之后，从一端到另一端的导电性被测量为在60ω-110ω的范围内。[0128]表2：在pe复合物生产中部件的测量厚度。[0129][0130]被覆盖的纸和pe的表面在两个被覆盖的表面面向彼此放置时可以被用作压力传感器。在片材上的压力施加导致电阻率降低(例如，当将340g和1200g的重量放置在装置上时，10cm×5cm面积的电阻分别从约300ω成为约250ω和215ω)。[0131]实施例3[0132]红紫素和多壁碳纳米管(mwcnt)的杂合物[0133]在不同的溶剂(例如氯仿、四氢呋喃(thf)、乙酸乙酯(ea)、丙酮、ipa、乙腈(acn)、二甲基亚砜(dmso)和水)中制备红紫素和mwcnt(直径为10nm-20nm，长度为20μm-30μm，来自cheaptubes.com)非共价杂合物分散体(参见用于比较在多种溶剂中的mwcnt分散体的图2a-图2e)。在典型的程序中，将12mg的mwcnt、6mg的红紫素和12ml的所列溶剂中的一种溶剂一起超声处理持续15min。该分散体是稳定的，持续至少14小时。然后将mwcnt分散体真空过滤并且用溶剂洗涤，直到洗涤溶剂是澄清的。将过滤器上的所接收的杂合物[巴克纸(bp)]在环境温度干燥，并且容易地从pvdf滤膜上剥离。获得的bp是高度亲水性的(100μl水滴非常小的接触角)，并且可以例如用于水-油分离或用于干燥。[0134]获得的bp可以容易地再分散(至至少2mg/ml的浓度)，例如在异丙醇或水中通过几分钟的超声浴，以实现再循环性。[0135]实施例4[0136]红紫素和单壁碳纳米管(swcnt)的杂合物[0137]制备了红紫素和swcnt(swcnt)非共价杂合物分散体。在典型的程序中，将12mg的swcnt、6mg的红紫素和12ml的二氯苯(dcb)在超声浴中持续30min。然后加入48ml的dcb并且超声处理持续15min。通过注射器针头过滤swcnt分散体。[0138]将分散体真空过滤并且用氯仿洗涤，直到洗出物(washing)是无色的。将过滤器上的所接收的杂合物(巴克纸，bp)在环境温度干燥，并且容易地从pvdf滤膜上剥离。获得的bp是亲水性的。[0139]实施例5[0140]由本发明的杂合物涂覆的非织造聚丙烯织物(图3a-图3e)[0141]从非织造聚丙烯(pp)织物(40g/m2)中切下10cm直径的圆形物。将该pp圆形物(310mg)置于具有相同直径的真空过滤支撑物中，并且使用喷枪(0.8mm喷嘴，以0.5巴的压力)在其上喷射在40ml异丙醇中的20mg的swcnt(tuballtm)和20mg的茜素。在处理后，将pp圆形物置于120℃的烘箱中持续约5min。圆形物的直径的测量电阻是约400ω(由于过量的茜素)。在下一步中，用ipa洗涤swcnt杂合物覆盖的pp圆形物，直到洗出物是几乎无色的。在洗涤之后测量的添加到pp圆形物的质量是约10mg(～3w/w％)。将pp圆形物置于120℃的烘箱中持续约5min。在被覆盖的面上在圆形物的直径上的测量电阻是～40ω，而未覆盖的面示出在1×103ω-50×103ω的范围内的不规则的电导率。当在另一侧上重复该处理时，在另外的洗涤之后，总添加质量是约30mg(～4.5w/w％)。最好的双面样品在圆的两面上的直径上具有～15ω的电阻。[0142]实施例6[0143]单壁碳纳米管(swcnt)-凯夫拉anf杂合物[0144]anf溶液：[0145]向200ml的二甲基亚砜(dmso)中加入1g的凯夫拉(缝纫线，sgt.knots)和1.5gkoh并且在室温搅拌(350rpm)持续7天以提供暗红色的均相溶液(5mg/ml)。用dmso将溶液进一步稀释至1mg/ml浓度，以便获得芳族聚酰胺纳米纤维(anf)溶液。[0146]swcnt研磨[0147]使用研磨机(hsiangtai)将1g的swcnt(tuball，ocsial)干磨持续10min，在每1min的研磨之后冷却至室温。[0148]swcnt-凯夫拉anf杂合物[0149]将6mg研磨的swcnt加入到在20ml小瓶中的12ml的dmso(0.5mg/ml)中并且在超声浴中持续30min。向小瓶中加入不同％的anf溶液，并且超声处理持续另外的15min。然后将swcnt-anf溶液通过ptfe膜真空过滤，形成自支撑膜(free-standingfilm)，即巴克纸(bp)，并且用dmso、ddw洗涤，并且最后用etoh洗涤。洗涤之后，使带有bp的滤纸通过层压机，并且然后在烘箱(120℃)中干燥持续5min。干的bp容易地从滤纸上剥离。[0150]表3呈现了swcntbp的机械性质和电导率。[0151]表3：具有按重量计50％的anf和不具有anf的swcntbp的机械性质和电导率。[0152][0153]本领域技术人员将认识到，本发明不限于上文所具体示出和描述的内容。更确切地说，本发明的范围包括上文描述的多种特征的组合和子组合两者以及变化和修改。因此，本发明不应被解释为限于具体描述的实施方案，并且本发明的范围和概念将通过参考随附的权利要求书更容易理解。当前第1页12当前第1页12
技术特征：
1.一种非共价杂合物，基本上由单壁碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物组成，其中所述芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、咖啡酸、吩嗪、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维、其盐及其衍生物组成的组。2.一种非共价杂合物，基本上由多壁碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物组成，其中所述芳族化合物选自由蒽醌、咖啡酸、番红、百里酚酞、芳族聚酰胺纳米纤维、其盐及其衍生物组成的组。3.根据权利要求1或权利要求2所述的杂合物，其中所述蒽醌衍生物是二羟基蒽醌或三羟基蒽醌。4.根据权利要求3所述的杂合物，其中所述蒽醌衍生物是红紫素或茜素。5.根据权利要求1所述的杂合物，其中所述吖啶衍生物是吖啶橙。6.根据权利要求1所述的杂合物，其中所述吩嗪衍生物是番红。7.根据权利要求1-6中任一项所述的杂合物，其中所述复合物呈分散体、巴克纸、块体材料、涂层、糊状物、粉末或气凝胶的形式。8.根据权利要求7所述的杂合物，其中所述涂层是粉末涂层。9.根据权利要求1-8中任一项所述的杂合物，其中所述杂合物是导电的。10.根据权利要求1-9中任一项所述的杂合物，其中所述杂合物是亲水性的。11.一种复合物，包含聚合物和根据权利要求1-10中任一项所述的杂合物，其中所述复合物具有改进的机械性质和/或导电性质。12.一种用于电化学应用的多孔电极，包含根据权利要求1-10中任一项所述的杂合物。13.根据权利要求12所述的多孔电极，其中所述电化学应用包括循环伏安法、传感器、能量存储和能量转换。14.一种可拉伸的、可弯曲的和/或可膨胀的材料，包含根据权利要求1-10中任一项所述的杂合物，其中所述杂合物是导电的，并且导电性在所述材料的拉伸或膨胀时被维持。15.根据权利要求14所述的可拉伸的、可弯曲的和/或可膨胀的材料，其中所述杂合物被嵌入所述材料内，或者所述杂合物是所述材料的表面上的涂层。16.根据权利要求14或15所述的可拉伸的、可弯曲的和/或可膨胀的材料，其中所述材料是织物、纸、可拉伸的纺织品或弹性体(例如胶乳、橡胶、聚氨酯、有机硅)。17.根据权利要求16所述的可拉伸的、可弯曲的和/或可膨胀的材料，其中所述弹性体是胶乳、橡胶、聚氨酯或有机硅。18.一种电磁干扰(emi)屏蔽和电磁辐射吸收器，包含根据权利要求1-10中任一项所述的杂合物，其中所述杂合物在红外和微波范围内是导电的。19.一种建筑材料，包含根据权利要求1-10中任一项所述的杂合物，其中所述杂合物增强所述建筑材料。20.根据权利要求19所述的建筑材料，其中所述建筑材料包括混凝土、石膏或建筑聚合物。mwcnt可以嵌入通过干凝胶法制成的玻璃中。21.根据权利要求19或权利要求20所述的建筑材料，其中所述建筑聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、abs、尼龙、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乳酸、聚氨酯、聚酯、环氧树脂、聚丙烯酸酯、peek以及其他(例如能够用于3d打印机的任何聚合物)以及它们的组合和/或共聚物。22.根据权利要求7所述的杂合物，其中所述分散体在过滤器上被过滤，在所述过滤器
上形成亲水性的巴克纸。23.根据权利要求22所述的杂合物，其中所述巴克纸被用于水-油分离或干燥。24.一种用于制备非共价杂合物的工艺，所述非共价杂合物包含碳纳米管(cnt)和至少一种芳族化合物的，其中所述芳族化合物选自由蒽醌、吖啶、萘二磺酸、咖啡酸、吩嗪、靛蓝、罗丹明、吩噻嗪、百里酚酞、其盐及其衍生物组成的组；其中所述工艺包括：任选地研磨所述碳纳米管；以及在超声浴中，在含水溶剂、有机溶剂或其组合中混合所述碳纳米管和所述至少一种芳族化合物，并且超声处理持续一段时间以获得包含所述杂合物的分散体。25.根据权利要求24所述的工艺，其中在所述超声浴中的混合步骤持续范围在15min至1小时之间的超声处理时间段。26.根据权利要求24或25所述的工艺，其中通过离心、过滤或沉淀进一步纯化所述杂合物以产生均匀的杂合物。

技术总结
本文提供了包含碳纳米管(CNT)和芳族化合物的非共价杂合物、基于它们的复合物、其制备工艺和用途；其中所述杂合物具有优异的机械性质和电性质。质和电性质。


技术研发人员：B
受保护的技术使用者：耶达研究与发展有限公司
技术研发日：2022.02.03
技术公布日：2023/9/23