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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:

设计游戏 背景:

在往日的二十年内,PANI因非常简单的提炼、低人工成本、高导电性、学习环境不稳判定性和参杂无机化学而成了多方面学习的导电缩聚物中的一个,因为线形PANI的多方面主要用途或者二维納米级材料的被表明,学习者开端对2DPANI的二维线状构造类型导致了**的好奇心,只不过超碳氧分子納米级2DPANI构造类型,如納米级棒、納米级球、納米级管、納米级片或者回旋状等构造类型物有所报到,虽然由苯胺缩聚的机械装备比较多元性,PANI构造类型的氧分子大小操作尚无做到,或者直接的经过固体有机物竞聚率经过热解提炼2DPANI也尚无做到。

工作成效简单介绍:

浦项完美技木综合大学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。该方法为规划和转化成另一存在很多存在操作的轻型二维层状食材作为了新的基本思路。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。

探究创新举措:

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本身固态硬盘安装有机化学单晶体单独组成的方式方法行当作设计方案和组成各种存在更多存在选用的新式的二维层状建材。

所有图片正确理解:


图1(A)六氨基苯三硝酸盐(HAB)在中高温500℃條件下聚合2DPANI的图示图。1-HAB的X多晶硅x射线构成2-携带外缘基团构成的2DPANI 3- HAB晶状体摸块向二维PANI构成的组织变化(B)润滑油A4纸HAB晶状体的科技图片视频(C)热处理前针状HAB晶状体的磁学体视光学显微镜图面(D)热处理前HAB多晶硅的SEM图面(E)500℃热处理后HAB的科技图面(F)500℃热处理后PANI晶状体的磁学体视光学显微镜图面(G)热处理后的二维PANI多晶硅的SEM图面



图2(A)热解前HAB多晶硅的SEM图面(B)HAB多晶硅在SEM能级中的EDS事物分布点图谱(C)C事物投射(D)N事物投射(E)O事物投射(F)Cl事物投射


       图3(A)2DPANI在SEM能级中EDS的要素规划图谱(背静是2DPANI的SEM图面)(B)C要素影射(C)N要素影射(E)O要素影射


图4二维PANI结构特征的表现(A)HAB单晶体在氩气中以10°C/min的回升波特率才能得到的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的电气设备性能参数及HCl乙炔气夹杂着的探讨(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,同时为定制和合出相关兼备有很多隐性采用的新二维层状原料给予新的条件。

文献综述链接搜索:

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

阅读答案联结://www.pnas.org/content/113/27/7414


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