(57)【要約】  改良された特性を持つカーボンナノチューブフィルムを作成する新しい方法を提供する。この方法は広くカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）および多環芳香族部分を含む化合物を強酸の存在の下で反応させることを条件とする。反応処理過程の間、多環芳香族部分はカーボンナノチューブと非共有的に結合する。さらに、機能化した部分はさらに強酸により機能性を付与される。この２重の機能性の付与によりＣＮＴはその望ましい電子的および物理的特性を損なわずに溶液中に０．５ｇ／Ｌを超える濃度で分散することが可能になる。でき上がった溶液は目につくような束状にならずに何ヶ月も安定して保管でき、さらにインクジェット、スクリーン、フレキソ、グラビア印刷、またはスピンおよびスプレー塗膜を含む様々な手段により導電性の配線を印刷するために溶液に組み込むことができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノチューブの分散系を作成する方法で、前記方法が：
カーボンナノチューブ、少なくとも１つの多環芳香族部分を含む化合物、および酸の混合物を準備する；
前記カーボンナノチューブと少なくとも１つの多環芳香族部分を含む前記化合物とを非共有的に結合する；および
前記の酸と前記の少なくとも１つの多環芳香族部分とを反応させる
ことを含む、カーボンナノチューブの分散系を作成する方法。
【請求項２】
前記準備の前に、前記カーボンナノチューブの少なくとも一部は互いに束状または塊になっていて、かつ前記準備の間に少なくとも前記の互いに束状または塊になっているカーボンナノチューブの少なくとも一部を前記酸が分離する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記非共有的な結合および前記反応が実質的に同時に起こる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記準備が最初に前記カーボンナノチューブを前記酸と混合し、それから少なくとも１つの多環芳香族部分を含む前記の化合物を加えることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記カーボンナノチューブの少なくとも一部は互いに束状または塊になっていて、前記混合の間に前記酸が互いに束状または塊になっている前記カーボンナノチューブの少なくとも一部を分離する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記準備が最初に少なくとも１つの多環芳香族部分を含む前記の化合物と前記酸を混合し、それから前記カーボンナノチューブを加えることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記カーボンナノチューブが単層、２層、および多層のカーボンナノチューブから成る群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの芳香族部分を含む前記化合物がナフタレン、アントラセン、フェナントラセン、ピレン、テトラセン、テトラフェン、クリセン、トリフェニレン、ペンタセン、ペンタフェン、ペリレン、ベンゾ［ａ］ピレン、コロネン、アンタントレン、コランヌレン、オバレン、グラフェン、フラーレン、シクロパラフェニレン、ポリパラフェニレン、シクロフェン、およびこれらの一部を含む化合物から成る群から選択された置換および非置換化合物から成る群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記酸のｐＫａが約−１未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記酸が硫酸、クロロスルホン酸、トリフル酸、ｐ−トルエンスルホン酸、およびこれらの混合物から成る群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記カーボンナノチューブおよび少なくとも１つの多環芳香族部分を含む化合物がカーボンナノチューブの多環芳香族部分に対するモル比が約２５：７５から約７５：２５であるような量で準備される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記酸が、分散系の全重量を重量で１００％としたものをベースとして、重量で約９０％から約９９．９９％のレベルで存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記の非共有結合および反応から得られたカーボンナノチューブ分散系のカーボンナノチューブの濃度が、分散系の全重量を重量で１００％としたものをベースとして、少なくとも重量で約０．０５％である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記非共有結合および反応から得られたカーボンナノチューブ分散系が約７，０００Ω／ｓｑ未満のシート抵抗であるフィルムに形成することが可能な、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
それぞれの多環芳香族部分を含む化合物に非共有結合しているカーボンナノチューブを含む分散系で、前記多環芳香族部分の少なくとも一部が酸と反応していて、前記の分散系が：
カーボンナノチューブの濃度が分散系の全重量を重量で１００％としたものをベースとして、少なくとも重量で約０．０５％あり；および
シート抵抗が約７，０００Ω／ｓｑ未満であるフィルムに形成することができる
分散系。
【請求項１６】
前記カーボンナノチューブが単層、２層、および多層カーボンナノチューブから成る群から選択される、請求項１５に記載の分散系。
【請求項１７】
少なくとも１つの芳香族部分を含む前記化合物がナフタレン、アントラセン、フェナントラセン、ピレン、テトラセン、テトラフェン、クリセン、トリフェニレン、ペンタセン、ペンタフェン、ペリレン、ベンゾ［ａ］ピレン、コロネン、アンタントレン、コランヌレン、オバレン、グラフェン、フラーレン、シクロパラフェニレン、ポリパラフェニレン、シクロフェン、およびこれらの部分を含む化合物から成る群から選択された置換および非置換化合物から成る群から選択される、請求項１５に記載の分散系。
【請求項１８】
前記酸のｐＫａが約−１未満である、請求項１５に記載の分散系。
【請求項１９】
前記酸が硫酸、クロロスルホン酸、トリフル酸、ｐ−トルエンスルホン酸、およびこれらの混合物から成る群から選択される、請求項１５に記載の分散系。
【請求項２０】
前記カーボンナノチューブおよび少なくとも１つの多環芳香族部分を含む化合物がカーボンナノチューブの多環芳香族部分に対するモル比が約２５：７５から約７５：２５であるような量で準備される、請求項１５に記載の分散系。
【請求項２１】
分散系内のカーボンナノチューブの濃度が分散系の全重量を重量で１００％としたものをベースとして、少なくとも重量で約０．０５％である、請求項１５に記載の分散系。
【請求項２２】
分散系が約７，０００Ω／ｓｑ未満のシート抵抗であるフィルムに形成することが可能な、請求項１５に記載の分散系。
【請求項２３】
請求項１に記載の方法で作成された分散系。
【請求項２４】
前記カーボンナノチューブが単層、２層、および多層のカーボンナノチューブから成る群から選択される、請求項２３に記載の分散系。
【請求項２５】
少なくとも１つの芳香族部分を含む前記化合物がナフタレン、アントラセン、フェナントラセン、ピレン、テトラセン、テトラフェン、クリセン、トリフェニレン、ペンタセン、ペンタフェン、ペリレン、ベンゾ［ａ］ピレン、コロネン、アンタントレン、コランヌレン、オバレン、グラフェン、フラーレン、シクロパラフェニレン、ポリパラフェニレン、シクロフェン、およびこれらの部分を含む化合物から成る群から選択された置換および非置換化合物から成る群から選択される、請求項２３に記載の分散系。
【請求項２６】
前記酸のｐＫａが約−１未満である、請求項２３に記載の分散系。
【請求項２７】
前記酸が硫酸、クロロスルホン酸、トリフル酸、ｐ−トルエンスルホン酸、およびこれらの混合物から成る群から選択される、請求項２３に記載の分散系。
【請求項２８】
前記カーボンナノチューブおよび少なくとも１つの多環芳香族部分を含む化合物がカーボンナノチューブの多環芳香族部分に対するモル比が約２５：７５から約７５：２５であるような量で準備される、請求項２３に記載の分散系。
【請求項２９】
分散系内のカーボンナノチューブの濃度が分散系の全重量を重量で１００％としたものをベースとして、少なくとも重量で約０．０５％である、請求項２３に記載の分散系。
【請求項３０】
前記非共有結合および反応からでき上がったカーボンナノチューブ分散系が約７，０００Ω／ｓｑ未満のシート抵抗であるフィルムに形成することが可能な、請求項２６に記載の分散系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は２０１１年６月２４日出願の「導電性を改善した溶解性の高いカーボンナノチューブを生産するための強い非酸化性酸およびピレン誘導体の使用」と題する米国特許仮出願番号６１／５００，９８５号による優先権の利益を主張すると共に、それら全体で参照として本明細書に組み込まれる。
【０００２】
＜連邦政府による資金提供を受けた研究開発プログラム＞
本発明は米国標準技術局の技術革新プログラムにより授与された契約番号 ７０Ｎ  ＡＮＢ  １０Ｈ００１ の元で政府支援により行われた。米国政府は本発明の所定の権利を保有する。
【０００３】
本発明はその溶解性および／または導電性を増大させるために強酸および機能性を付与した多環芳香族分子を用いた非共有的に機能性を付与されたカーボンナノチューブに関係する。
【背景技術】
【０００４】
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）はとりわけエレクトロニクス印刷において導電性配線用途に非常に有望視されている。ＣＮＴ印刷配線は従来の金属配線に比べ多くの利点があり、それには適用が容易であることおよび機械的に柔軟であることが含まれる。しかしながら、通常「生原料」のＣＮＴは非常に無秩序かつ不純な粉末として生産されるため、ＣＮＴ配線を印刷するために用いる導電性（または半導体）の「インク」を作るためには精製しかつ分散しなくてはならない。しかしながらＣＮＴを溶液中に分散状態のまま保つことは、難問である。ＣＮＴはファン・デル・ワールス力により非常に強く互いに引きつけられているため凝集し溶液から脱落してしまう。印刷用に有用なＣＮＴインクをつくるためには、ＣＮＴを確実に分散させ続ける処理方法が開発されなくてはならない。
【０００５】
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）をより分散しやすくするために幾つかの方法が用いられていて、酸化処理方法、界面活性剤の使用、可溶化基との共有結合機能の付与、および非共有結合機能の付与が含まれる。これらの方法の中では非共有結合機能の付与がカーボンナノチューブの電子特性に与える影響が最も少ない。共有結合機能の付与はＣＮＴのπネットワーク内に不具合を作り、これがその導電性に悪影響をおよぼす。同様にナノチューブの酸化は、酸化によりチューブが損傷しその寸法を減少させる場合がありＣＮＴの電子特性に悪影響をおよぼす。さらに、溶液に例えば界面活性剤のような添加剤を加えることもインク印刷した最終のＣＮＴフィルムの電子特性を邪魔する可能性がある。この影響を減らすため印刷済みのＣＮＴフィルムの反復洗浄を含む塗布後処理が必要で、これは余分な処理段階、歩留まりロス、および多量の廃棄物を生じ、それでもなお当初のＣＮＴの導電性を回復できない可能性がある。
【０００６】
カーボンナノチューブを非共有的に機能付与する方法が幾つか公表されている。官能基が液体ならば、単に高温でかき混ぜるだけで有効である。固体の幾つかはカーボンナノチューブと共に溶融することができるが、多くの固体は溶融する前に分解し、このことはとりわけ多くの多環芳香族炭化水素の場合に当てはまる。さらに超音波処理もＣＮＴを暫定的に溶媒内に分散するために用いることができる。超音波処理は他の機能付与の方法と連動して用いることができ、それは束状のカーボンナノチューブを暫定的に解体し機能付与の基がＣＮＴの間に入り込むことを可能にするからである。しかしながら、強いまたは長すぎる超音波処理はカーボンナノチューブを損傷する傾向があり、これにより電子特性が期待以下になってしまいやすい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
その導電性を維持、さらには向上すらしながら、カーボンナノチューブを可溶化する改良した方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はカーボンナノチューブの溶解性および導電性を改良したカーボンナノチューブの分散系を作成する方法を提供することにより、先行技術による問題を克服する。この方法にはカーボンナノチューブの混合物、少なくとも１つの多環芳香族部分を含む化合物、および酸を供給することが含まれる。少なくとも１つの多環芳香族部分を含む化合物はカーボンナノチューブと非共有結合し、かつ酸は少なくとも１つの多環芳香族部分と反応している。本発明はさらにこの方法により形成された分散系にも向けられている。
【０００９】
別の実施態様において、カーボンナノチューブがそれぞれの多環芳香族部分を含む化合物に非共有結合したものを含む分散系が提供される。少なくとも多環芳香族部分の幾つかは酸と反応している。この分散系のカーボンナノチューブの濃度は分散系の全重量を重量で１００％としたものをベースとして、少なくとも重量で約０．０５％である。さらにこの分散系はシート抵抗が約７，０００Ω／ｓｑ未満のフィルムに形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１で作成したサンプルのＤ／Ｇ比を描いたグラフである；
【図２】実施例１で作成したサンプルのＴＧＡ分析を示すグラフである；
【図３】生原料のＣＧ２００カーボンナノチューブのＴＧＡ分析のグラフである；
【図４】実施例２で作成したサンプルのＤ／Ｇ比を描いたグラフである；
【図５】生原料のＣＧ２００カーボンナノチューブのＤ／Ｇ比を示すグラフである；
【図６】実施例２で作成したサンプルのラマンスペクトルを説明するグラフである；
【図７】生原料のＣＧ２００カーボンナノチューブのラマンスペクトルを描いたグラフである；
【図８】実施例３で作成したサンプルのＤ／Ｇ比を描いたグラフである；
【図９】生原料のＳＧ６５カーボンナノチューブのＤ／Ｇ比を示したグラフである；
【図１０】実施例３で作成したサンプルのラマンスペクトルを説明したグラフである；
【図１１】実施例４で作成したサンプルのＤ／Ｇ比を描いたグラフである；
【図１２】実施例４で作成したサンプルのラマンスペクトルを説明したグラフである；
【図１３】実施例５で作成したサンプルおよびＸＢＣ３３５０カーボンナノチューブのＤ／Ｇ比を描いたグラフである（読みやすいように、ＸＢＣ３３５０のスペクトルには０．４７３の係数を乗じてある）；
【図１４】実施例５で作成されたサンプルおよびＸＢＣ３３５０カーボンナノチューブのラマンスペクトルを描いたグラフである（読みやすいように、ＸＢＣ３３５０のスペクトルには０．４７３の係数を乗じてある）；
【図１５】実施例６で作成した第２サンプルおよびＣＧ２００カーボンナノチューブのＤ／Ｇ比を示したグラフである（読みやすいように、ＣＧ２００のスペクトルには４．２１２の係数を乗じてある）；
【図１６】実施例６で作成した第２サンプルおよびＣＧ２００カーボンナノチューブのラマンスペクトルを描いたグラフである（読みやすいように、ＣＧ２００のスペクトルには４．２１２の係数を乗じてある）；
【図１７】１−ピレンメチルアミン塩酸塩の発煙硫酸との反応生成物のＮＭＲスペクトルを提供している。
【図１８】１−ピレンメチルアミン塩酸塩の発煙硫酸との反応生成物のマススペクトルを示している。
【図１９】１−ピレンメチルアミン塩酸塩の発煙硫酸との反応生成物の化学構造を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜発明による方法＞
本発明による方法は広くＣＮＴ、多環芳香族部分（少なくとも１つの多環芳香族部分を持つ化合物の一部として供給される）、および酸を反応させる方向に向けられている。互いに束状または塊になっている可能性のあるＣＮＴをバラバラにするために先ずＣＮＴを酸に加え、次いで少なくとも１つの多環芳香族部分を含む化合物を加える。代案として、少なくとも１つの多環芳香族部分を含む化合物を酸と混ぜ合わせ、次いでＣＮＴを加えることも可能である。さらなる選択肢として、少なくとも１つの多環芳香族部分を含む化合物およびＣＮＴを先ず混ぜ合わせ、次いで酸を加えることもできる。
【００１２】
加える順序にかかわらず混合物は安定した分散が達成されるまで、すなわち分散系が変化せず本質的に安定するまでかき混ぜられなくてはならない。これには一般に約６時間から約４日間を要し、約１０時間から約２日間がより好ましく、約１２時間から約２４時間がさらにより好ましい。この間の混合物の温度は約０℃から約１００℃が好ましく、約１５℃から約６０℃がより好ましく、約２０℃から約２５℃がさらにより好ましい。
【００１３】
この反応処理過程の間、幾つかのことが、通常は同時に起こる。酸はすべての束状または塊のＣＮＴをバラバラに解体する。多環芳香族部分は（可逆的に）ＣＮＴと結合する。多環芳香族部分は非共有的にＣＮＴと結合することが好ましい。ここに用いた「非共有結合」という用語は共有結合のように一対の電子を密接に共有することを伴わず、むしろ電磁相互作用のより分散した変化を伴う結合を意味するために用いられる。非共有結合の好適な例には水素結合および静電気的な分子間引力が含まれる。
【００１４】
さらに、酸は少なくとも１つの多環芳香族部分を含む化合物を機能化することが好ましい（例えば、酸が少なくとも１つの多環芳香族部分を含む化合物をスルホン化するとか）。都合のよいことに、この処理過程は超音波処理を伴わずに達成できる。さらにこの反応中にＣＮＴは酸化されずかつまた機能化されないままでいることが望ましい（または少なくとも実証された欠陥の場所で起きることのあるスルホン化の危険性を越えて機能化しすぎない）。
【００１５】
安定した反応混合物が完成した後、混合物の温度は約−５℃から約４０℃の範囲に下げられることが好ましく、約−５℃から約１０℃がさらにより好ましい。これはでき上がった分散系を氷または氷のように冷たい水に移すことで達成できる。この段階で分散物のｐＨは約０から約１で、約０から約０．５がより好ましい。ｐＨは塩基（例えば、濃い水酸化アンモニウム）を酸性の強い分散系に加え、ｐＨを約０から約１０の範囲まで調整することが好ましく、約０から約８までがさらにより好ましい。次いで溶液をろ過しさらに脱イオン（「ＤＩ」）水および希薄水酸化アンモニウムで洗浄して本発明によるカーボンナノチューブの固体または分散物（クロスフローろ過が用いられたかどうかにより）を得ることができ、これは例えばインク類の作成に用いることができる。
【００１６】
＜発明による方法を実施するための原材料＞
本発明による方法に用いる適当なＣＮＴには全ての単層、二層、または多層のＣＮＴ（それぞれ、ＳＷＣＮＴｓ、ＤＷＣＮＴｓ、およびＭＷＣＮＴｓ）が含まれる。ＣＮＴは新品同様、すなわちＣＮＴに側壁欠陥、機能性付与の存在、またはドーピングがほとんどか、または全くないことが好ましい。新品同様ではないＣＮＴを使用する場合もあるが、存在する機能性またはドーピングは酸処理により損傷する可能性があり、このため結果的に導電性が影響を受ける可能性がある。この処理過程用のＣＮＴの典型的なタイプにはＣＧ２００ ＣＮＴおよびＳＧ６５ ＣＮＴ（ＳＷｅＮＴ社から入手可能）、ＸＢＣ３３５０ ＣＮＴ  （ＣＣＮＩ社から入手可能）、ＨｉＰｃｏＴＭ ＣＮＴ（Ｎａｎｏｉｎｔｅｇｒｉｓ社から入手可能）、同様にＴｈｏｍａｓ  Ｓｗａｎ社 および Ｃｈｅａｐ Ｔｕｂｅｓ社から入手可能なものが含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
本発明による方法に用いる少なくとも１つの多環芳香族部分を含む適切な化合物はＣＮＴの表面に非共有的に結合することが可能な物理的および電子的構造を持つ任意の非置換または置換された多環芳香族を含む。多環芳香族部分は平面的または大きな平面部分がありかつ含まれる炭素の範囲は約Ｃ１０から約Ｃ１００であることが好ましく、約Ｃ１２から約Ｃ３０がより好ましく、約Ｃ１６から約Ｃ２０がさらにより好ましい。典型的な多環芳香族化合物にはナフタレン、アントラセン、フェナントラセン、ピレン、テトラセン、テトラフェン、クリセン、トリフェニレン、ペンタセン、ペンタフェン、ペリレン、ベンゾ［ａ］ピレン、コロネン、アンタントレン、コランヌレン、オバレン、グラフェン、フラーレン、シクロパラフェニレン、ポリパラフェニレン、シクロフェン、および類似の分子類、同様に前述の一部を含む化合物から成る群から選択された化合物の置換（全ての位置で）および非置換型が含まれる。典型的な置換多環芳香族化合物には１−ピレン酪酸、１−ピレンメチルアミン塩酸塩、ルブレン、ピレン、およびトリフェニレンから成る群から選択されたものが含まれる。
【００１８】
本発明の処理過程に用いる適当な酸類には全ての強酸（および好ましくはスルホン酸化強酸）または超酸が含まれる。好ましくは酸のｐＫａが約−１未満で、約−１２未満が好ましく、さらに約−１２から−１４がより好ましい。典型的な酸には硫酸（発煙硫酸）、クロロスルホン酸、トリフル酸、ｐ−トルエンスルホン酸、およびこれらの混合物が含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００１９】
ＣＮＴおよび少なくとも１つの多環芳香族部分を含む化合物は本発明による方法において、好ましくはＣＮＴの多環芳香族部分に対するモル比が約２５：７５から約７５：２５の様なレベルで用いられ、約３５：６５から約６５：３５が好ましく、約４５：５５から約５５：４５がより好ましく、約５０：５０がさらにより好ましい。酸（または酸類、もしも酸の混合物が用いられるなら）は分散系の全重量を重量で１００％としたものをベースとして、重量で約９０％から約９９．９９％のレベルで用いられることが好ましく、重量で約９５％から約９９．９％がより好ましく、重量で約９８％から約９９．８％がさらにより好ましい。
【００２０】
一つの実施態様において、でき上がった分散系は実質的に界面活性剤を含まない。すなわち、ＣＮＴの全重量を重量で１００％としたものをベースとして、この方法で用いられおよび／または最終分散系内に含まれる界面活性剤は重量で約１％未満で、重量で約０．５％未満が好ましく、さらに重量で約０％がより好ましい。
【００２１】
別の実施態様において、ＣＮＴ分散系はＣＮＴ、少なくとも１つの多環芳香族部分、および酸から基本的に成る、またはこれらのみから成る（ここに酸の少なくとも一部あるいは全てが少なくとも１つの多環芳香族部分を含む化合物と反応している）。
【００２２】
＜でき上がった分散系およびその用途＞
上に説明した二重に機能性が付与される本発明による方法によりＣＮＴはその望ましい電子特性を損なうことなく約０．５ｇ／Ｌ（重量で約０．０５％）を越える濃度で分散することが可能となり、約１ｇ／Ｌ（重量で約０．１０％）を越えることが好ましく、約１．５ｇ／Ｌを越えることが好ましく、約１．５ｇ／Ｌから約３ｇ／Ｌがより好ましい。その上、処理後にＣＮＴをさらに分散するとかインクを作成するとか、などのために何らかの溶媒を加えること以上のさらなる措置は必要ない。すなわち、ひとたびＣＮＴが分散してしまうと導電添加物類またはドーパント類は必要ない。
【００２３】
この処理過程の間のＣＮＴに対する損傷を最小限に、または回避すらできるので、でき上がった分散系内のＣＮＴのＤ／Ｇ比は本発明による分散系を作成するために使用した生原料ＣＮＴのＤ／Ｇ比の約０．２以内で、約０．１以内が好ましく、約０．０５以内がより好ましい。
【００２４】
でき上がった溶液または分散系は少なくとも約２週間は常温保存が可能で（すなわち、目に付くような束状化がない）、少なくとも約３ヶ月が好ましく、少なくとも約６ヶ月がより好ましい。さらに、ＣＮＴの機能性付与が非共有であるため、これがπネットワークを邪魔することがなく、それどころか代わりに電子構造を完全なままに残すのででき上がったＣＮＴから作られたフィルムの導電性は非常に高い。少なくとも１つの多環芳香族部分を含む化合物に対する機能性の付与もまた、でき上がったＣＮＴ分散系から形成されたフィルムの導電性を増大するために役立っている。この機能性の付与により少なくとも１つの多環芳香族部分を含む化合物の溶解性が増大しこれにより機能性を付与した多環芳香族炭化水素およびＣＮＴの間にπ−π相互作用をもたらす。
【００２５】
分散系はエレクトロニクス印刷用途の導電性が非常に高い配線を印刷するインク類を形成するために用いることができる。分散系またはインクから既知の方法（例えば、インクジェット、スクリーン、フレキソ、グラビア印刷、またはスピンおよびスプレーコーティングを含む）を用いてフィルムを形成することができる。でき上がったフィルムの導電性は高くかつシート抵抗は低い。より具体的には、シート抵抗は８５％Ｔにおいて約７，０００Ω／ｓｑ未満となり、８５％Ｔにおいて約２，０００Ω／ｓｑ未満が好ましく、８５％Ｔにおいて約３００Ω／ｓｑから約６００Ω／ｓｑがより好ましい。さらに、本発明による方法を用いれば、塗膜を堆積し終えた後の洗浄段階が不要である。上の特性が本発明の分散系およびフィルムを相互配線、集積回路、マイクロエレクトロニクス、光電子工学、フォトエレクトロニクス、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）、太陽光発電、センサー、およびＬＥＤを含む多くの電子機器に対して有用にしている。
【００２６】
以下の実施例は本発明に合致した好適な方法を説明する。しかし当然ながら、これらの実施例は実例として示すものであり、その内容のいかなるものも発明全体の適用範囲を制約するものではない。
【００２７】
＜実施例１＞
カーボンナノチューブの１−ピレン酪酸との反応
この手順において、２０３ｍｇのＣＧ２００カーボンナノチューブ（製品番号７２４７７７、ＳｏｕｔｈＷｅｓｔ  ＮａｎｏＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社、オクラホマ州ノーマン）および２０５ｍｇの１−ピレン酪酸（製品番号２５７３５４、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社、ミズリー州セントルイス）を２５０ｍｌのシュレンクフラスコに入れ窒素を吹き込んだ。次いで、６０ｍｌの発煙硫酸（２０％遊離ＳＯ３、製品番号４３５５９７、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社、ミズリー州セントルイス）をフラスコ内にカニューレで入れた。溶液を室温で一晩中かき混ぜた。溶液を冷水中に入れて急冷する試みを行ったが、カニューレが詰まった。発煙硫酸をフラスコ内に溶液が自由流動するまでカニューレで入れ、それから溶液を再度室温で一晩中かき混ぜた。溶液は自由流動しかつ均一であった。この溶液を３００ｍＬの氷のように冷たいＤＩ水内に滴状にカニューレで入れた。次いでこの溶液のｐＨを３５０ｍＬの濃水酸化アンモニウム（重量で２９％、製品番号５８２０、Ｊ．Ｔ．  Ｂａｋｅｒ社、ニュージャージー州フィリップスバーグ）で４．５まで調整した。溶液を常時機械的にかき混ぜることによりバッキーペーパーがフィルター表面に形成することを防ぎながら１０−μｍポリカーボネートフィルター（ＩｓｏｐｏｒｅＴＭメンブレンフィルター、カタログ番号ＴＣＴＰ０４７００、直径４７ｍｍ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ社、マサチューセッツ州ビレリカ）を通してろ過した。ろ過は連続的に１００ｍＬのＤＩ水を溶液が透明になるまで加えながら実施した。
【００２８】
次に、６７０ｍｇのウェットチューブを１リットルのｐＨ８．５の３℃の水酸化アンモニウム内で一晩中超音波処理した。濃度（フィルター板で測定した）は０．３６４ｇ／Ｌであった。溶液を２２．５ｋｒｐｍで３０分間遠心分離したが、顕著な残渣が析出することはなかった。Ｄ／Ｇ比を測定し０．０８２であった（６３３−ｎｍレーザー；図１参照）。金属含有量は熱重量分析により３．１％の金属であることが判った（ＴＧＡ；図２参照）。比較として、生原料のカーボンナノチューブはＴＧＡで８．４％の金属であった（図３）。ＴＧＡはウェットサンプル（固形分０．７４４９％）で実施した。分解ピークは２９４．６６℃で起こった。ＴＯｎｓｅｔ は５０３．９４℃であった。幾つかのピークが５２６．９０℃、５３９．４４℃および５５４．３２℃で起きた。
【００２９】
溶液をガラス上にスプレーコートし、フィルムのシート抵抗は％透過率について測定した（％Ｔ；表１）。％Ｔは塗膜数が増えるにしたがって減少した。でき上がったフィルのシート抵抗が低いことが非共有の機能性付与を示唆していて、それは共有の機能性付与は欠陥を発生させ、欠陥は導電性を減少させるからである。
【００３０】
【表１】
2014527010.tif 000002
【００３１】
＜実施例２＞
カーボンナノチューブの１−ピレン酪酸およびグラフェンとの反応
この実施例において、２００ｍｇのＣＧ２００カーボンナノチューブ、２００ｍｇの１−ピレン酪酸、および２００ｍｇのｘＧｎＰＴＭグラフィンナノプレートレット（直径２５ミクロン、ロットＳＵ５２９０９、ＸＧ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ社、ミズリー州ランシング）を２５０ｍＬのシュレンクフラスコに入れ窒素を吹き込んだ。次いで、２７６ｍｇの発煙硫酸（２０％遊離ＳＯ３）をフラスコ内にカニューレで入れた。溶液を２日間かき混ぜた。溶液は自由に流れかつ均一であった。この溶液を滴状に２５０ｍＬの氷のように冷たいＤＩ水内にカニューレで入れた。次に、それから３００ｍＬの水酸化アンモニウム（重量で２４％、製品番号０９８７０，Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社、ミズリー州セントルイス）を滴状で加えた。次いででき上がった溶液を常時機械的にかき混ぜることによりバッキーペーパーがフィルター表面に形成することを防ぎながら１０−μｍポリカーボネートフィルターを通してろ過した。ろ過は継続的に１００ｍＬのＤＩ水を溶液が透明になるまで加えながら実施した。
【００３２】
回収した湿った固体を２５０ｍＬのｐＨ８．８の水酸化アンモニウム内に超音波処理し２２．５ｋｒｐｍで３０分間遠心分離した。でき上がった溶液の光学密度（ＯＤ）は５５０ｎｍで１．８５であった。フィルターディスクによる濃度は０．０８９ｇ／Ｌであった。Ｄ／Ｇ比は０．１１９と測定された（６３３ｎｍレーザー；図４参照）。比較のため、生原料のＣＧ２００チューブのＤ／Ｇ比は０．０１６であった（６３３ｎｍレーザー；図５参照）。ラマンスペクトルはチューブが高度には機能付与されていないことを示した。ラジアルブリージングモードで有意なピークは１９２．６ｎｍ、２１７．７ｎｍ、および２５４．０ｎｍで観察された（６３３ｎｍレーザー；図６）。生原料のＣＧ２００チューブでは有意なラジアルブリージングモードのピークが２１５．５ｎｍ、２４１．５ｎｍ、２５４．３ｎｍ、３３５．７ｎｍ、および３４４．４ｎｍで観察された（６３３ｎｍレーザー；図７）。
【００３３】
溶液をガラス上にスプレーコートし、それからフィルムのシート抵抗を％透過率に関して測定した（％Ｔ；図２参照）
【００３４】
【表２】
2014527010.tif 000003
【００３５】
＜実施例３＞
半導体カーボンナノチューブの１−ピレン酪酸との反応
この手順において、３２０ｍｇのＳＧ６５カーボンナノチューブ（Ｓｏｕｔｈ Ｗｅｓｔ  ＮａｎｏＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社、オクラホマ州ノーマン）、および１７０ｍｇの１−ピレン酪酸を２５０ｍＬのシュレンクフラスコに入れ窒素を吹き込んだ。次いで、３２８．２グラムの発煙硫酸（２０％遊離ＳＯ３）をフラスコ内にカニューレで入れた。この溶液を室温で一晩中かき混ぜた。この溶液を滴状に２５０ｍＬの氷のように冷たいＤＩ水内にカニューレで入れた。次いで、２５０ｍＬの２９％ｗ／ｖの水酸化アンモニウムを滴状で加えた。この溶液を１０リットルの反応容器内において８Ｌの脱イオン水で希釈した。溶液をクロスフローろ過を用いてろ過しそれから８リットルの脱イオン水内に回収した。次に、３ｍＬの２９％ｗ／ｖの水酸化アンモニウムを加え、溶液を２時間超音波処理した。再度、溶液をクロスフローろ過を用いてろ過し８リットルの脱イオン水内に回収した。このろ過をもう一度繰り返し、チューブを４リットルの脱イオン水内に回収し、それから２９％ｗ／ｖの水酸化アンモニウムによりｐＨを８．５に調整した。
【００３６】
この溶液を細かく分散した。これを２回、２．５ｋｒｐｍで３０分間遠心分離にかけた。でき上がった溶液のＯＤは５５０ｎｍで０．６０であった。濃度は０．０３０ｇ／Ｌであった（フィルターディスクで測定して）。Ｄ／Ｇ比は０．２２６と測定された（６３３ｎｍレーザー；図８参照）。生原料のＳＧ６５チューブのＤ／Ｇ比は０．１８であった（６３３ｎｍレーザー；図９参照）。ラジアルブリージングモードの有意なピークは２１６．７ｎｍ、２５５．０ｎｍ、２８１．８ｎｍ、２９３．６ｎｍ、３０６．０ｎｍ、３３２．５ｎｍ、および４１７．３ｎｍにあった（６３３ｎｍレーザー；図１０参照）。生原料のＳＧ６５チューブのラジアルブリージングモードの有意なピークは１８９．７ｎｍ、２１３．４ｎｍ、２５２．５ｎｍ、２７９．６ｎｍ、３０３．８ｎｍ、および３３２．２ｎｍにあった（６３３ｎｍレーザー；スペクトル９）。
【００３７】
溶液をガラス上にスプレーコートし、それからフィルムのシート抵抗を％透過率に関して測定した（表３参照）。シート抵抗は半導体フィルムとしてはかなり低かった。
【００３８】
【表３】
2014527010.tif 000004
【００３９】
＜実施例４＞
カーボンナノチューブの１−ピレンメチルアミン塩酸塩との反応
この実施例において、８４０ｍｇのＣＧ２００カーボンナノチューブおよび１，２３０ｍｇの１−ピレンメチルアミン塩酸塩（製品番号４０１６３３、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社、ミズリー州セントルイス）を３リットル、３つ首の丸底フラスコ内に入れ窒素を吹き込んだ。次いで、１．３５リットルの濃硫酸（製品番号４３５５８９、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社、ミズリー州セントルイス）をフラスコに注ぎ入れた。この溶液を容積で５０％の水酸化アンモニウム（重量で２９％）がＤＩ水内に入った氷のように冷たい３．０リットルの溶液中に滴状にカニューレで入れた。でき上がった溶液を一晩中かき混ぜた。かき混ぜた後、溶液を１０リットルの反応容器内において８リットルのＤＩ水で希釈した。この溶液を温度を３℃に設定して２時間超音波処理した（Ｎｅｐｔｕｎｅ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ社の超音波発生器 モデルＮ１５００−Ｃ−ＸＨＳＫＡ−１２０−４８０／１２ 付の Ｂｌａｃｋｓｔｏｎｅ−Ｎｅｙ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ社、モデルＰＲＯＨＴ１２１２ ソニケーターでポテンショメーターを最大に設定し、測定した出力は４０〜４５Ｗ／ｉｎ２であった）。溶液を超音波処理しながらクロスフローろ過を用いてろ過し、それから８リットルの脱イオン水内に回収することを２回おこなった。次に、３ｍＬの２９％ｗ／ｖの水酸化アンモニウムを加え、溶液を超音波処理しながらクロスフローろ過を用いてろ過し、それから４リットルの脱イオン水内に回収した。最後に、３ｍＬの２９％ｗ／ｖの水酸化アンモニウムを加え、溶液を２時間超音波処理した。
【００４０】
でき上がった溶液は高度に分散していた。これを２２．５ｋｒｐｍで３０分間遠心分離した。この溶液を１：２でＤＩ水内に希釈したものの５５０ｎｍにおけるＯＤは１．４２であった。その濃度はフィルターディスクで０．１３２ｇ／Ｌと測定された。ろ過の後、３．４７５３ｇの湿った製品が回収できた。このサンプルはＴＧＡにより固形分が１８．６７％と判定され、その結果全重量が０．６４９グラム、または収率が８１％であることが判った。２７２．６２℃でわずかな分解が観測された。Ｔ０ｎｓｅｔ  は５００．４８℃と判明し、さらに残渣は１２．９１％であった。
【００４１】
Ｄ／Ｇ比は０．０１０と測定された（６３３ｎｍレーザー；図１１参照）。生原料のＣＧ２００チューブのＤ／Ｇ比は０．０１６であった（６３３ｎｍレーザー；図５参照）。ラジアルブリージングモードにおいて有意なピークは１９７．３ｎｍ、２２０．４ｎｍ、２５５．８ｎｍ、２８４．５ｎｍ、および３３６．８ｎｍにあった（６３３ｎｍレーザー；図１２参照）。生原料のＣＧ２００のラジアルブリージングモードにおいて有意なピークは２１５．５ｎｍ、２４１．５ｎｍ、２５４．３ｎｍ、３３５．７ｎｍ、および３４４．４ｎｍにあった（６３３ｎｍレーザー；図７参照）。
【００４２】
溶液をガラスの上にスプレーコートし、それからフィルムのシート抵抗を％透過率に関して測定した。
【００４３】
【表４】
2014527010.tif 000005
【００４４】
＜実施例５＞
カーボンナノチューブの１−ピレンメチルアミン塩酸塩との反応
この実施例において、４５８ｍｇのＸＢＣ３３５０カーボンナノチューブ（Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，  Ｉｎｃ社、７７０８４テキサス州ヒューストン パークロウ１６８５０）および４８４ｍｇの１−ピレンメチルアミンＨＣｌ（製品番号４０１６３３、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社、ミズリー州セントルイス）を窒素下で１５０ｍＬのクロロスルホン酸（製品番号５７１０２４、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社、ミズリー州セントルイス）内に入れた。これを３日間かき混ぜた。溶液を滴状に４０９グラムの氷内にカニューレで入れ、氷浴内で冷たく保った。フラスコ内に残ったカーボンナノチューブは２０ｍＬのＤＩ水と共に冷却した溶液内に洗い流した。添加ロートを用い、２９０ｍＬの２９％ｗ／ｖ水酸化アンモニウム（重量で２９％、製品番号５８２０、Ｊ．Ｔ．  Ｂａｋｅｒ社、ニュージャージー州フィリップスバーグ）を滴状で加えた。溶液はこの処理過程の間氷浴で低温に保った。溶液を室温で一晩中かき混ぜた。次いで溶液を氷内で冷却しそれから２５０ｍＬの２９％ｗ／ｖ水酸化アンモニウムを滴状で加えた。この処理過程の終わりでｐＨを測定したら９．８であった。
【００４５】
次いでこのカーボンナノチューブのスラリーの一部を１０μｍのポリカーボネートフィルターを通して２日間ろ過した。でき上がったカーボンナノチューブのケーキは部分的に乾燥してしまい見掛けも挙動も粘土のようであった。スラリーの残りはフラスコを１００ｍＬのＤＩ水で洗いフィルター内に入れることでろ過に加えた。粘土状のカーボンナノチューブをフィルターから取り出しｐＨが１０．３のＤＩ水内の水酸化アンモニウム２５０ｍＬを少量ずつ、激しくかき混ぜながら加えた。この添加は１回に５ｍＬずつから始まり、粘土と水酸化アンモニウムが均質になるまで混合した。やがて、これはゲル状になった。溶液が十分に流動性を帯びたとき、１回５０ｍＬずつを激しくかき混ぜながら加えた。２５０ｍＬすべての水酸化アンモニウムが加えられると同時に、混合物を１０μｍポリカーボネートフィルターに通しろ過した。
【００４６】
このＣＮＴ粘土をｐＨ１０．３のＤＩ水中の水酸化アンモニウム６００ｍＬ内に３００ｍＬずつで２回超音波処理した。超音波処理条件はブースターアタッチメント付の１インチプローブにより９０％出力で４５分間であった。この処理過程の間、溶液は５℃に設定した冷却浴内にあった。この溶液を２３．５ｋｒｐｍで３０分間遠心分離した。最終の溶液を遠心分離管の上部からピペットで取り出した。
【００４７】
この溶液の濃度はフィルターディスクベースで１．０８８ｇ／Ｌと測定された。溶液は非常によく分散していて、１０μｍポリカーボネートフィルターを全く残渣を残さず容易に通り抜けた。溶液を１０倍に希釈してガラス上にスプレーコートしシート抵抗対％透過率を測定した（表５に示す）。Ｄ／Ｇ比を測定したら０．１０９であった（６３３ｎｍレーザー；図１３参照）。生原料のＸＢＣ３３５０チューブのＤ／Ｇ比は０．０５７であった（６３３ｎｍレーザー；図１３参照）。ラジアルブリージングモードの有意あるピークは１６４．６ｎｍ、２２１．８ｎｍ、２５５．１ｎｍ、および３３８．２ｎｍにあった（６３３ｎｍレーザー；図１４参照）。生原料のＸＢＣ３３５０チューブのラジアルブリージングモードの有意あるピークは１５４．５ｎｍ、１６６．０ｎｍ、２１８．６ｎｍ、２５６．５ｎｍ、および３３７．２ｎｍにあった（６３３ｎｍレーザー；図１４参照）。
【００４８】
【表５】
2014527010.tif 000006
【００４９】
＜実施例６＞
カーボンナノチューブのルブレンとの反応
この手順において、２２０ｍｇのカーボンナノチューブおよび２３０ｍｇのルブレン（製品番号Ｒ２２０６、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社、ミズリー州セントルイス）を窒素下で１００ｍＬの発煙硫酸（２０％遊離ＳＯ３、製品番号４３５５９７、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社、ミズリー州セントルイス）の中で２日間かきまぜた。次いでこれを２５０ｍＬの氷のように冷やされたＤＩ水内に滴状に入れて急冷した。次に、２５０ｍＬの水酸化アンモニウム（重量で２４％、製品番号０９８７０、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社、ミズリー州セントルイス）を１時間かけて滴状で加えた。この溶液を１０リットルの反応器内に４リットルのＤＩ水と共に注ぎ込み１７時間超音波処理した。この時点のｐＨを測定したら１．９８であった。溶液をクロスフローろ過によりろ過しそれから２リットルのＤＩ水内に回収した。６ｍＬの水酸化アンモニウム（２４％ｗ／ｖ）でｐＨを調整し２時間超音波処理し、次いでクロスフローろ過によりろ過した。再度、溶液を２リットルのＤＩ水内に回収し、６ｍＬの水酸化アンモニウム（２４％ｗ／ｖ）で塩基性にし、２時間超音波処理した。次いで溶液を再度ろ過して２リットルのＤＩ水内に回収し、それから６ｍＬの水酸化アンモニウム（２４％ｗ／ｖ）で塩基性にした。この溶液を一晩中超音波処理した。最後に、この溶液の２５０ｍＬを取り出して２３．５ｋｒｐｍで３０分間遠心分離した。
【００５０】
この溶液のＯＤを測定したら５５０ｎｍにおいて１．３４であった。溶液をガラス上にスプレーコートし、そのシート抵抗を透過性に対して測定した（表６）。
【００５１】
【表６】
2014527010.tif 000007
【００５２】
最初の溶液による塗膜は染みだらけで、このことは導電性を改善するためにはもっと洗浄が必要であることを示していた。反応器内に残っていた溶液をクロスフローろ過を用いてろ過し、２リットルのＤＩ水内に回収し、３ｍＬの２９％ｗ／ｖ水酸化アンモニウムで塩基性にし、それから２４時間超音波処理した。次に、この溶液２５０ｍＬを反応器から取り出し、２３．５ｋｒｐｍで３０分間遠心分離した。
【００５３】
２回目の溶液のＯＤを測定したら５５０ｎｍにおいて１．２１であった。濃度を測定したら０．６１２ｇ／Ｌ（フィルターディスクで判定）ベースであった。この溶液をスプレーコートし、そのシートの抵抗を透過率に対して測定した（表７参照）。塗膜は均一であった。Ｄ／Ｇ比を測定したら０．１３８であった（６３３ｎｍレーザー；図１５参照）。生原料のＣＧ２００チューブのＤ／Ｇ比は０．０７５であった（６３３ｎｍレーザー；図１５参照）。ラジアルブリージングモードの有意性のあるピークは１９２．４ｎｍ、２１６．０ｎｍ、２５４．９ｎｍ、２８２．５ｎｍ、および３３４．２ｎｍで観察された（６３３ｎｍレーザー；図１６参照）。生原料のＣＧ２００チューブのラジアルブリージングモードの有意性のあるピークは１９３．５ｎｍ、２１８．６ｎｍ、２５７．１ｎｍ、２８３．７ｎｍ、３３７．５ｎｍ、および３４６．１ｎｍにあった（６３３ｎｍレーザー；図１６参照）。
【００５４】
【表７】
2014527010.tif 000008
【００５５】
＜実施例７＞
カーボンナノチューブの発煙硫酸との反応（芳香族炭化水素なし）
この実施例において、２１９ｍｇのＣＧ２００カーボンナノチューブを窒素下で１８２．８グラムの発煙硫酸（２０％遊離ＳＯ３、製品番号４３５５９７、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社、ミズリー州セントルイス）の中に入れ一晩中かき混ぜた。溶液を２５０ｍＬの氷のように冷たいＤＩ水中にカニューレで入れた。それからこの溶液を２５０ｍＬの２９％ｗ／ｖの水酸化アンモニウム（重量で２９％、製品番号５８２０、Ｊ．Ｔ．  Ｂａｋｅｒ社、ニュージャージー州フィリップスバーグ）で中和した。次いでこの混合物または分散系をフィルター表面にバッキーペーパーが形成することを防止するためにかき混ぜながら１０μｍポリカーボネートフィルター（ＩｓｏｐｏｒｅＴＭメンブレンフィルター、カタログ番号ＴＣＴＰ０４７００、直径４７ｍｍ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ社、マサチューセッツ州ビレリカ）を通してろ過した。でき上がったチューブを５００ｍＬのＤＩ水中にかき混ぜながら入れそして３回ろ過した。次いでチューブをｐＨ１０．５の水酸化アンモニウム５００ｍＬの中に入れ超音波浴槽内で一晩中超音波処理した。溶液はひどく束状になっていて分散せず、ＣＮＴの発煙硫酸との反応はチューブに機能性を付与するためには不十分であることを示している。
【００５６】
＜実施例８＞
ＣＧ２００カーボンナノチューブの１−ピレンメチルアミン塩酸塩との反応（酸なし）
この手順において、２０２ｍｇのＣＧ２００カーボンナノチューブ、２１０ｍｇの１−ピレンメチルアミン塩酸塩、および１リットルのｐＨ１０．２のＤＩ水内の水酸化アンモニウムを１０リットルの反応器内で混ぜ合わせた。溶液を超音波浴槽内で１２時間超音波処理してから、分散をチェックした。混合物は分散していなかった。混合物をさらに１７時間超音波処理して分散をチェックした。混合物はまだ分散していなかった。１リットルのＤＩ水を加えて濃度を下げた。次いで混合物をさらに２４時間超音波処理して分散をチェックした。それでも混合物はまだ分散しておらず、強酸が不在の上記の条件の下では１−ピレンメチルアミンＨＣｌはＣＮＴを溶解または分散させるためには不十分であることを示している。
【００５７】
＜実施例９＞
カーボンナノチューブの１，３，６，８−ピレンテトラスルホン酸四ナトリウム塩水和物との反応（酸なし）
この実施例において、３６７ｍｇのＣＧ２００カーボンナノチューブ、２６７ｍｇの１，３，６，８−ピレンテトラスルホン酸四ナトリウム塩水和物（製品番号８２６５８、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社、ミズリー州セントルイス）、および２５０ｍＬのｐＨ１０．０の水酸化アンモニウムを１５時間超音波処理し一晩中放置した。この溶液を２２．５ｋｒｐｍで３０分間遠心分離し、それから分散した液体を集めた。でき上がった溶液のＯＤを測定したところ５５０ｎｍにおいて０．５３であった。この溶液をガラス上にスプレーコートしたが、どのスライドも導電性はなかった。このことはスルホン酸化ピレン化合物がカーボンナノチューブを溶解はできるが，できた溶液は非常に希薄であることを示している。さらに、この処理過程ででき上がった溶液はスプレーコートした場合に導電性塗膜を作り出さない。
【００５８】
＜実施例１０＞
反応生成物を特徴づけるための１−ピレンメチルアミン塩酸塩の発煙硫酸との反応
この実施例において、１．９５８グラムの１−ピレンメチルアミン塩酸塩（製品番号４０１６３３、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社、ミズリー州セントルイス）を窒素下で７５ｍＬの発煙硫酸（２０％遊離ＳＯ３、製品番号４３５５９７、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社、ミズリー州セントルイス）の中に入れ室温で２４時間かき混ぜた。この混合物を氷浴内で冷却した７５ｍＬのＤＩ水内にカニューレで入れた。次いで、７５ｍＬの２４％ｗ／ｖ水酸化アンモニウム（製品番号０９８７０、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社、ミズリー州セントルイス）を冷却を続けながら、滴状に加えた。ｐＨを測定したら０．３であった。次いで水酸化アンモニウムをｐＨが７．７になるまでゆっくり加えた。全ての行程の間温度は２５℃未満に保たれた。
【００５９】
５日間後、黄色の沈殿物を形成した。溶液を振り、それから少量の分割量を採取して溶解特性を検査した。２４％ｗ／Ｖの水酸化アンモニウムを０．５ｍＬ加えると沈殿物は速やかに溶解した。沈殿物を１０μｍのポリカーボネートフィルターを通してろ過し、固形分を集めた。この固体は２００ｍＬのＤＩ水に容易に溶解した。溶液を４００ｍＬビーカーに入れ１０７℃に設定したホットプレートを用いて空気流の下でかき混ぜた。この液体が析出するまで約３ｍＬまで濃縮し、これに続けてろ過して銀色した湿った固体を得た。これを３ｍＬのＤＩ水に溶解しシンチレーション用バイアルに入れた。析出するまで溶液を再度蒸発した。固体を集め真空下で乾燥した。
【００６０】
次に、１０ｍｇの乾燥固形物を０．７ｍＬのＮＭＲ管内の１．０ｍＬの重水に入れた。スペクトルを４００ＭＨＺ ＩＮＯＶＡ  ４００  Ｖａｒｉａｎ  ＮＭＲで採った。有意性のあるピークは ８．９７６ｐｐｍ（ｓ）、８．７４８（ｄ，ＪＨ＝６．０Ｈｚ）、８．６９２（ｄ，ＪＨ＝６．０Ｈｚ）、８．５２２（ｄ，ＪＨ＝６．３Ｈｚ）、８．２４５（ｓ）、７．７０７（ｄ，ＪＨ＝５．８Ｈｚ）、４．６２４（ｓ，ｉｓｏｔｏｐｉｃ  ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ  ＪＤ＝２６．５Ｈｚ）、および４．４０１（ｓ）で観察された。このスペクトルを図１７に示した。
【００６１】
マススペクトルはサンプルをメタノール：水 ５０：５０に溶解してからろ過したサンプルを直接ＥＳＩ質量分析計に注入して得た。図１８は反応生成物のマススペクトルを示している。表８は分子質量域の等方性イオンの存在度を示す。
【００６２】
【表８】
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【００６３】
反応生成物の分子量は４７１Ｄａであった。等方性の存在度は分子式がＣ１７Ｈ１３Ｎ０９Ｓ３であることを示唆している。１Ｈ ＮＭＲ およびマススペクトルに基づくと、反応生成物は １−ピレンメチルアミン−３，６，８−トリスルホン酸であった（図１９参照）。
【００６４】
＜実施例１１＞
カーボンナノチューブの１−ピレンメチルアミン−３，６，８−トリスルホン酸との溶解の試み
実施例１０で説明したように合成した１−ピレンメチルアミン−３，６，８−トリスルホン酸の精製したサンプル（１．５８グラム）を２１３ｍｇのＸＢＣ３３５０カーボンナノチューブ（Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，  Ｉｎｃ．社、テキサス州ヒューストン）と共に２５０ｍＬのｐＨ１０．３の水酸化アンモニウム中に入れた。スラリーを１インチプローブで出力を９０％に設定して冷却浴内で４５分間超音波処理し、それから溶液を放置して冷却した。スラリーをさらに１時間超音波処理し、次いで２３．５ｋｒｐｍで３０分間遠視分離した。でき上がった溶液を５５０ｎｍにおいて測定した光学密度は２．２５であった。濃度（フィルターディスクで測定）は０．０７３６ｇ／Ｌであった。溶液のＯＤおよび濃度の両方とも実施例５の発明の処理過程で得られたものより１桁低かった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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