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石墨烯纳米带2D共价有机框架的网状生长
发布时间:2020-08-27     作者:HAPPY   分享到:

研究背景

共价有机骨架(COF)是可用于从分子筛到有机电子产品的各种应用,是一类有前途的二维材料。**,这些材料的形成仅限于用于网状2D或3D网络的离散小分子前体。现在,COF前体的化学库已扩展到包括大分子,甚至包括碳纳米材料,为探索由聚合物网状结构产生的有趣材料特性提供了机会。传统COF生长策略严重依赖可逆的缩合反应,该反应可将网状结构引导至所需的热力学。然而,对动态误差校正的要求限制了构件的选择,因此限制了COF周期性晶格内的相关机械和电子性能。此外,在二维COF的合成中最常使用的亚胺和硼酸酯连接基之间不良的电子通讯会导致半导体材料具有较大的带隙,这对于**的电子应用是不可取的。这些材料中的载流子传输占主导地位,通过层间跳跃机制而不是通过接头与2D薄片中的组成分子构件之间的化学键来实现。在单层COF薄片中引入共轭聚合物作为1D传导路径可以解决这一缺点,但将大分子并入建筑单元中没有证明COF。自下而上合成石墨烯纳米带(GNR原子上薄的准1D条带)的**进展激发了独特类别的COF构建基块的开发。对GNR中的关键结构参数,宽度,边缘对称性,掺杂原子密度,和掺杂位置的控制产生了高度可调谐的能带结构,并且出现了奇特的物理现象对称地保护拓扑状态。在这里,我们证明了自底向上合成的GNRs所固有的精巧的结构控制可以引入沿带状边缘原子**的官能团间隔,从而为二维COFs的网状合成提供了一个具有持久形状的准一维大分子结构块。



成果简介


俄罗斯加州社会的伯克利分校的Felix R. Fischer副教授演示了自下而上合成准一维石墨烯纳米带衍生出的多分散大分子构件中生长晶态多孔二维COF的生长,重点介绍了从石墨烯纳米带(GNR)衍生的晶态COF以及通过液相剥离获得双层和三层GNR-COF膜。相关成果以“Reticular Growth of Graphene Nanoribbon 2D Covalent OrganicFrameworks”为题发表在国际**期刊Chem上。
图文导读

醛官能化的cGNR和联苯胺热塑剂装配亚胺接连能够GNR-COF膜。液-液游戏界面配位聚合可生成大规模,宽度可变性的粗糙透明膜。按照上下调整表现混合法物中GNR的浓度值,还可以将膜宽度的控制在2-22 nm的位置内。傅立叶切换红外(FT-IR)光谱图各类运行未官能化cGNR的比实验操作查证,GNR-COF膜按照亚胺键共价接连。按照运行广角X自动化器材束散射(WAXS)和自动化器材散射自动化器材光学显微镜(TEM)检测了GNR-COF的凝结体型式,呈现了蜂窝状共价自装配技术工艺访问浏览集中摆列的GNR形成平行线阵列的极大的竟争力。凝结cGNR-COF的液质裂开能主要用于垂直面堆叠的几层cGNR-COF薄片,以主要用于作用的原材料和**自动化器材装备。

图(A)CHO-cGNR自动合成的表示图。 图(B)5的非线性整合物(色)和环状低聚物(蓝色系)的SEC迹线。图(C)粗品4(青色)和5(色)的MALDI质谱图,提示了被一个整合物连续单元尺寸的质量水平合在一起的原子铝化合物皇室宗族(*匹配于因乙缩醛保护的基团的减弱而影响的原子铝化合物亚皇室宗族)。图(D)CHO-cGNR的拉曼光谱分析图分析(IE = 532 nm)。插图图片提示了cGNR的本质特征描述RLBM。另请参阅图S3。图(E)FT-IR光谱分析图分析为5(银灰色),CHO-cGNR(青色)和cGNR-COF(色),提示本质特征描述醛C = O(1-1 = 1,699 cm-1)和香味族C = C( 5和CHO-cGNR中的l-1 = 1,602cm-1)热塑格局。cGNR-COF的红外光谱分析图分析提示醛C = O(l= 1 = 1,702 cm-1)的标准相对的于C = C格局(l-1= 1,600 cm-1)随移动信号的消减 而针对C = N亚胺热塑格局(l-1 = 1,657 cm-1)。


图2. cGNR-COF膜的转化成和定性分析(A)接口聚合反应和勺移动历程的举手图。(B)在Si / SiO 2上移动的cGNR-COF膜的光电技术光学高倍体视显微镜数字画面。小方块分别于记录时间拉曼光谱分析仪的部位。另请参阅图S5。(C)在(B)中重点体现的4个空间区域性的拉曼光谱分析仪(IE = 532 nm)。配图体现了特征描述RBLM。另请参阅图S6。   (D)将cGNR-COF膜吸附体的复印电子器材光学高倍体视显微镜数字画面滴铸到TEM网格上(5 kV速度电流)。   (E)HOPG上20 nm cGNR-COF膜的原子核力光学高倍体视显微镜(AFM)。折起来空间区域性中的膜钢板厚度分别于编织成单层膜的整数倍(40 nm)。


图3. cGNR-COF塑料塑料薄膜的颗粒Xx射线衍射和HR-TEM(A)實驗和理论研究计算公式测出的cGNR-COF塑料塑料薄膜检样的WAXS图型。   (B)cGNR-COF的构造对模型,包含晶胞(黑盒),方向盘表示与连到子中范围(0.7 nm)比较应的晶格水平(01-1)(上方),目标表明层间累积和晶格水平(001)( 橘黄色(002)(黑灰色)和(105)(白)匹配于2.5、1.25和0.35 nm(底层)。   (C)存在HR-TEM样件的cGNR-COF膜的扫描拍摄电子器件体视显微镜影像。   (D)cGNR-COF单晶体的HR-TEM影像,表明(01-1)水平,横条相隔0.7 nm(白标示),背景色地方的傅立叶衍射图(图文并茂图片;比列尺,5 nm-1)。  (E)表明(105)水平的cGNR-COF微晶的HR-TEM影像,横条表明膜内的p-p累积(0.35 nm),背景色地方的傅立叶衍射图(图文并茂图片;比列尺,5 nm-1)。


图4. SiO2底材上生物脱层的双重和二层cGNR-COF薄片  (A)SiO2上高效高效液相脱层的cGNR-COF的AFM形貌图。   (B)在SiO2上高效高效液相脱层的cGNR-COF的AFM地形地貌图。(C)沿(A)中示线的AFMz角度外部面部轮廓。依据HR-TEM和衍射三维模式(暗色虚线)确立的一般大环境和一般稳定角度(一样虚线),代表于层间p-p推积物离(D = 0.35 nm)的差距。另请参照图S11。  (D)沿(B)中示线的AFM z角度外部面部轮廓。一般大环境和一般稳定角度(一样虚线),代表于依据HR-TEM确立的层间p-p推积物离(D = 0.35 nm)的差距,甚至衍射三维模式(暗色虚线)。


总结与展望

该运作从自下而上的分解成准一维(1D)nm装修材料nm带(GNR)诞生的多分布脂溶性式中证明怎么写结了晶2D COF的发芽,GNR在2D COF膜中分为的正交各向喜欢的人硫化锌积聚象征着好几回个有趣的就会,还可以确认沿晶格的每个这几个轴独立的校准机戒和电力工程装修材料的能力参数来改善COF的数学化学,数学和光学能力参数。

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原稿超链接://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.01.022


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