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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:

理论研究原型:

在去的30年内,PANI主要是因为简简单单的分解、低会费用、高导电性、自然环境稳固性和夹杂着检查是否而变成大面积钻研的导电缔合物的一种,时间推移规则化PANI的大面积技术应用并且 二维石墨稀的被显示,钻研者着手对2DPANI的二维线状设计设计行成了**的业余爱好,既然超团伙納米2DPANI设计设计,如納米棒、納米球、納米管、納米片虽然旋螺状等设计设计有一些曝光,而且由苯胺缔合的机械设备本质性,PANI设计设计的原子结构似然法操控并没有做到,并且 会用固态硬盘安装设计聚己内酯用热解分解2DPANI也并没有做到。

科研成果推荐:

浦项科学的技艺大学本科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。该方法为设计方案和镶嵌一些享有不少隐性软件的一种新型二维层状的材料作为了新的构思。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。

实验新亮点:

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类似这些固态硬盘可挥发单晶硅是可以直接生成的的办法是可以看做设置和生成另外的拥有不少隐藏APP的新形二维层状板材。

图像诠释:


图1(A)六氨基苯三硝酸盐(HAB)在高温度500℃具体条件下组成2DPANI的举手图。1-HAB的X单尖晶石硅X射线设备构造2-有点边角基团设备构造的2DPANI 3- HAB结晶单元测试卷向二维PANI设备构造的组织化适应(B)润滑油纸中HAB结晶的数码设备设备像片(C)去应力降温前针状HAB结晶的光纤激光切割机的光学仪器高倍显微镜图象(D)去应力降温前HAB单尖晶石硅的SEM图象(E)500℃去应力降温后HAB的数码设备设备图象(F)500℃去应力降温后PANI结晶的光纤激光切割机的光学仪器高倍显微镜图象(G)去应力降温后的二维PANI单尖晶石硅的SEM图象



图2(A)热解前HAB单晶硅体的SEM画面(B)HAB单晶硅体在SEM能级中的EDS因素匀称图谱(C)C因素地址转换(D)N因素地址转换(E)O因素地址转换(F)Cl因素地址转换


       图3(A)2DPANI在SEM能级中EDS的原子占比图谱(大环境是2DPANI的SEM图片)(B)C原子遍历(C)N原子遍历(E)O原子遍历


图4二维PANI设计的表现(A)HAB单晶体在氩气中以10°C/min的回升带宽领取的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的电气开关耐腐蚀性及HCl混合气体夹杂着的研究方案(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。

个人心得体会:

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,同时为设计的概念和结合其它具有着更多意向技术应用的轻型二维层状原料提供数据新的途经。

学术论文超链接:

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

原句链接代码://www.pnas.org/content/113/27/7414


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