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制备少层石墨双炔薄膜取得突破性进展

日期:2018-07-18 01:59:42    作者:院办公室    浏览量:946 次

                                              

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 北京时间2018年7月6日,Science 子刊发表了北京大学张锦教授团队、刘忠范院士团队在石墨烯双炔薄膜方面的突破性进展,该研究内容主要是发展了石墨双炔薄膜的溶液相范德华外延生长法,分析并验证了其生长机理。同时,实现了石墨烯上单/少层石墨双炔单晶薄膜的控制合成,并且系统地研究了其堆垛结构和基本物性。

第一性原理计算结果表明石墨双炔为半导体材料,其带隙的计算值在0.44-1.47eV之间,在室温下电子迁移率可以保持在104-105cm2V-1s-1之间。研究可知,石墨双炔具有优异的电子性质,在具有较高的室温载流子迁移率的同时,具有适宜的本征带隙,弥补了石墨烯零带隙无开关比的弱点。此外,大的π-共轭体系和有序多孔的拓扑结构,使其在能源存储与转化,光催化和生物检测等相关领域均具有巨大的发展潜力。

 制备决定未来!石墨双炔的这些应用价值激发了材料学家对其合成方法探究的热情。近年来,利用溶液相中的表面聚合反应,是石墨双炔合成中的一大策略,相比于表面在位化学偶联反应,溶液中的偶联反应具有更高的选择性。此外,溶液相合成可以实现大面积样品的制备,是石墨双炔可以实际应用的重要基础。但是到目前为止仍然存在无法控制合成高质量的层状结晶样品和单/少层石墨双炔合成等问题。为解决上述问题,北京大学张锦刘忠范课题组研究了一种石墨烯上少层石墨双炔薄膜的液相范德华外延生长法。该方法主要从单体的设计、偶联反应的选择以及如何实现在二维平面内的偶联反应等几方面来考虑进行实验设计。

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石墨烯上少层石墨双炔薄膜的合成过程及相应的表征分析

该研究通过石墨烯上液相范德华外延的方法,成功制备得到了少层、高质量的石墨双炔薄膜,对新型碳材料-石墨双炔的基本性质研究以及石墨双炔薄膜的应用探索具有重要的意义。此外,对北京石墨烯研究院(BGI)研制结构及性能可控的石墨烯类薄膜及其产业化核心技术的研发奠定了坚实基础。

 


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