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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


韩国加州大学时的伯克利分校的Felix R. Fischer专家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和联苯胺化学交联剂拆装亚胺连结得到了GNR-COF膜。液-液接面整合可自动合成大表面积,板厚可调的匀称pet薄膜。在转换症状啤酒混合物物中GNR的溶度,还可以将膜板厚设定在2-22 nm的範圍内。傅立叶调整红外(FT-IR)光谱分析或施用未官能化cGNR的照表进行实验证明,GNR-COF膜在亚胺键共价连结。在施用广角X放射线散射(WAXS)和光学散射光学显微镜观察(TEM)发现了GNR-COF的晶状体结构的,论述了网状结构共价自拆装技木点击细密摆列的GNR相平行阵列的庞大潜质。凝结cGNR-COF的高效液相脱落能够使用垂直面堆叠的几层cGNR-COF薄片,以使用功能性建材和**光学设配。

图(A)CHO-cGNR炼制的示图图。 图(B)5的波形缩聚物(暗色)和环状低聚物(深蓝色)的SEC迹线。图(C)粗品4(黄色)和5(暗色)的MALDI质谱图,界面体现 信息了被每一个缩聚物再次象限的效率分手的原子铁正离子一家性的(*表示于因乙缩醛保养基团的减弱而会造成的原子铁正离子亚一家性的)。图(D)CHO-cGNR的拉曼光谱仪仪分析(IE = 532 nm)。图文并茂界面体现 信息了cGNR的表现形式RLBM。另请参阅图S3。图(E)FT-IR光谱仪仪分析为5(暗色),CHO-cGNR(黄色)和cGNR-COF(暗色),界面体现 信息表现形式醛C = O(1-1 = 1,699 cm-1)和幽香族C = C( 5和CHO-cGNR中的l-1 = 1,602cm-1)伸拉机制。cGNR-COF的红外光谱仪仪分析界面体现 信息醛C = O(l= 1 = 1,702 cm-1)的的强度相应于C = C机制(l-1= 1,600 cm-1)随讯号的降底 相对 C = N亚胺伸拉机制(l-1 = 1,657 cm-1)。


图2. cGNR-COF复合膜的结合和研究方法(A)界面出现汇聚和勺更换环节的提示图。(B)在Si / SiO 2上更换的cGNR-COF膜的磁学高倍透射电镜画面文件。圆形相应于见证拉曼光谱分析仪的地方。另请参阅图S5。(C)在(B)中表现出现的四个地域划分的拉曼光谱分析仪(IE = 532 nm)。插图图片出现了特色RBLM。另请参阅图S6。   (D)将cGNR-COF复合膜疏散体的扫锚电子厂高倍透射电镜画面文件滴铸到TEM网格上(5 kV1交流电压)。   (E)HOPG上20 nm cGNR-COF膜的分子力高倍透射电镜(AFM)。收折地域划分中的膜体积尺寸相应于三层膜的整数倍(40 nm)。


图3. cGNR-COFbopp塑料膜的颗粒X电子束衍射和HR-TEM(A)试验和方法论换算算出的cGNR-COFbopp塑料膜样品英文的WAXS花型。   (B)cGNR-COF的成分型号,有点晶胞(黑盒),方面显视与接子中间距(0.7 nm)分别应的晶格立体图(01-1)(上端),放向展示层间囤积和晶格立体图(001)( 蓝绿色(002)(浅灰色)和(105)(暗蓝色)分别于2.5、1.25和0.35 nm(上端)。   (C)来源于HR-TEM试品的cGNR-COF膜的扫一扫电商显微镜观察图形。   (D)cGNR-COF结晶的HR-TEM图形,展示(01-1)立体图,横条相隔0.7 nm(黄白色符号),加亮度部分内的傅立叶衍射图(插画图片;百分比尺,5 nm-1)。  (E)展示(105)立体图的cGNR-COF微晶的HR-TEM图形,横条表明膜内的p-p囤积(0.35 nm),加亮度部分内的傅立叶衍射图(插画图片;百分比尺,5 nm-1)。


图4. SiO2底材上物理化学脫落的两层和有三层cGNR-COF薄片  (A)SiO2上液质脫落的cGNR-COF的AFM形貌图。   (B)在SiO2上液质脫落的cGNR-COF的AFM区域情况图。(C)沿(A)里面示线的AFMz高强度局部。根据HR-TEM和衍射模形(橘黄色虚线)断定的差不多题材和差不多平衡高强度(深蓝色虚线),分属于层间p-p沉积长差距(D = 0.35 nm)的宽度。另请参考图S11。  (D)沿(B)里面示线的AFM z高强度局部。差不多题材和差不多平衡高强度(深蓝色虚线),分属于根据HR-TEM断定的层间p-p沉积长差距(D = 0.35 nm)的宽度,并且 衍射模形(橘黄色虚线)。


总结与展望

该的工作从自下而上的获得准一维(1D)石墨稀纳米技术带(GNR)随之出现的多分散型脂溶性式中用料结束晶2D COF的繁殖,GNR在2D COF膜中使用的正交各向异性朋友晶胞堆积,代表英语了了个独具特色的可能性,不错利用沿晶格的大部分3个轴独力设定自动化机械和电力电气用料的耐热性来提高COF的高中物理化学,高中物理和光电产品耐热性。

游戏界面石墨烯涂料涂料纳米技术级带COF的提高或者高效液相脫落的容易性为高功能电子器材专用设备网络架构访问共享密切积聚的二维成平行线石墨烯涂料涂料纳米技术级带二维片材的壮大建造了方向,并探讨了各向异形层状2D涂料这些判定建筑项目堆叠主产地生的奇怪机械现状。


阅读答案下载链接://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.01.022


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