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二维聚苯胺(C3N)由固态碳化有机单晶生成
发布时间:2020-08-27     作者:harry   分享到:

研究分析游戏背景:

在上前的二三十年底,PANI而使简短的自动结合、高效益费、高导电性、场景不稳定性比较分析性和参杂生物而当上广探讨的导电整合物之1,不断地波形PANI的广运用各类二维微米材料的被察觉,探讨者开启对2DPANI的二维蜂窝状设计设计类型特征诞生了**的学习兴趣,即使超氧分子微米2DPANI设计设计类型特征,如微米棒、微米球、微米管、微米片乃至锥型状等设计设计类型特征有着有关报道,因为基于苯胺整合的自动化机械更复杂化,PANI设计设计类型特征的分子尺幅操纵还未进行了,各类马上按照nvme固态生物碳聚己内酯按照热解自动结合2DPANI也还未进行了。

研究成果解释:

浦项完美技术性学校和蔚山科学技术院的Hyun-Jung Choi、Jeong-Min Seo、Joon Hak Oh等教授通过固态有机单晶(六氨基苯三盐酸盐(HAB))在500℃高温下直接热解成功合成真正2DPANI骨架。在高温下与气态HCl掺杂合成的二维PANI薄片其电导率跃升至1.41×10 3 S/cm,它是**报道的掺杂PANI的高电导率。该方法为设置和分解某个兼具好多风险应用领域的新技术二维层状产品保证了新的方法。成果以“Two-dimensional polyaniline (C 3 N) from carbonized organicsingle crystals in solid state”为题发表在《美国科学院院报》(PNAS)上。

探索创新举措:

1首次通过固态有机单晶-HAB直接合成层状的2DPANI材料,在高温下与气态HCl掺杂合成二维PANI薄片其电导率跃升至1.41×10 3 S/cm,是**报道的掺杂PANI的高电导率 。

2这一固定有机物多晶硅之间炼制的手段可是设汁和炼制另外具备着成千上万意向技术应用的新型产品二维层状相关材料。

商品图片诠释:


图1(A)六氨基苯三硝酸盐(HAB)在高温度500℃要求下合并2DPANI的图示图。1-HAB的X多晶硅放射线成分2-暗含边部基团成分的2DPANI 3- HAB多结晶胞單元向二维PANI成分的自愿转化成(B)奶油奶酪纸里HAB多结晶胞的图文快印美图照片(C)热处理前针状HAB多结晶胞的光电技术材料电子显微镜观察画面(D)热处理前HAB多晶硅的SEM画面(E)500℃热处理后HAB的图文快印画面(F)500℃热处理后PANI多结晶胞的光电技术材料电子显微镜观察画面(G)热处理后的二维PANI多晶硅的SEM画面



图2(A)热解前HAB单晶硅体的SEM影像(B)HAB单晶硅体在SEM能级中的EDS的种原子规划图谱(C)C的种原子投射(D)N的种原子投射(E)O的种原子投射(F)Cl的种原子投射


       图3(A)2DPANI在SEM能级中EDS的重物质分布不均图谱(题材是2DPANI的SEM影像)(B)C重物质地址映照(C)N重物质地址映照(E)O重物质地址映照


图4二维PANI机构的表现(A)HAB单晶硅在氩气中以10°C/min的不断升温传输速度赢得的TGA热图(B)二维PANI在氩气中以10°C/min的升温速率获得的TGA热图(C)13C-NMR谱图显示二维PANI骨架只有两个碳峰(D)二维PANI框架的XPS测量图谱。


图5二维PANI框架中高分辨率XPS测量光谱。(A) C 1s的高分辨率XPS光谱,模拟峰分别对应C-N sp2和C-C sp2键 (B) N 1s的高分辨率XPS光谱,模拟峰分别对应sp2C-N和sp2C-NH 键 (C) O 1s。由于二维PANL的吸湿性,少量的氧来自于物理吸收的水分和氧源



图6二维PANI结构的STM和理论研究(A)二维PANI框架(2.5×2.5nm 2, Vs =1.1V,I t = 1.0 nA)的STM图像。镶嵌结构代表碳原子(灰色球)和氮原子(蓝色球)的C3N重复单元(B)A图中所示青色点线的地形高度剖面图,点对点距离为442±16pm(C)扫描隧道光谱STS得到二维PANI的电子结构(D)C3N重复单元叠加结构的模拟STM图像(E)电子能带结构(F)碳原子(暗红色)和氮原子(深蓝色)的PDOS。



图7二维PANI的电力电气功能及HCl甲烷气体参杂的研发(A)基于二维PANI薄片的FEF(场效应晶体管)**光学图像(B)A中青色虚线横截面的AFM厚度剖面(C)晶体管-基于未掺杂的2DPANI的转移曲线(D)二维PANI掺杂装置示意图(E)掺杂HCl气体后,电导率在不同的温度下随电压的变化而变化曲线(F)平均电导率随掺杂温度的变化而变化曲线。

总结ppt:

总之,我们成功演示了一种新的合成二维PANI的方法,它是由固体有机单晶HAB直接热解而得,该二维PANI由共用6个氮原子的3个苯环组成,其结构单元为C3N的经验公式。据我们所知,原子水平的真正的二维PANI结构是成功实现的,STM成像也证实了这一点,STS揭示了具有HOMO – LUMO带隙的二维PANI其固有电子性质为2.7eV。高温下与气态HCl掺杂得到的二维PANI薄片的电导率为1.41×10 S/cm,比**报告的掺杂线性PANI类似物的**电导率高出两个数量级。二维PANI的结构相当惊人,因为它包含了具有多重功能的均匀分布的氮原子,因此,我们期望2DPANI具有强大的潜力,从湿化学到器件应用,超越石墨烯及其线性模拟,同时为设定和制作而成其他的极具大量隐藏采用的环保型二维层状原料提高新的方法。

论文参考文献地址:

Javeed Mahmood ,Eun Kwang Lee , Minbok Jung , Dongbin Shin, Hyun-Jung Choi , Jeong-Min Seo,Sun-Min Jung , Dongwook Kim, Feng Li , Myoung Soo Lah , Noejung Park,Hyung-Joon Shin , Joon Hak Oh ,and Jong-Beom Bae . 

Two-dimensional polyaniline(C 3 N) from carbonized organic single crystals in solid state 《美国科学院院报》(PNAS). 2016-07-05 . DOI: 10.1073/pnas.1605318113

原稿超链接://www.pnas.org/content/113/27/7414


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