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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:

实验图片背景:

在回忆过去的30年内,PANI因为它的简约的获得、低制造费、高导电性、环保固界定和夹杂药剂学而成为了常见的调查的导电高分子的格局化合物物组成,伴随非线性PANI的常见操作并且 二维奈米材料的被察觉到,的调查者刚刚开始对2DPANI的二维线状组成发生了**的动手能力,即使超分子的格局奈米2DPANI组成,如奈米棒、奈米球、奈米管、奈米片也雷韵状等组成有所为简报,只是致使苯胺高分子的格局化合物的机器繁琐性,PANI组成的氧原子尺寸调节没有达成,并且 就直接顺利能够固态硬盘安装有机肥料加聚物顺利能够热解获得2DPANI也没有达成。

成果展简介:

浦项生物学技术性一本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。该方法为开发和自动合成其它的存在更多潜在的应用的轻型二维层状原料提供数据了新的要点。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。

深入分析突出:

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这些固态硬盘安装有机酸多晶硅随时分解的做法不错做制定和分解另外包括多数内在的操作的新颖二维层状产品。

圖片正确理解:


图1(A)六氨基苯三稀盐酸盐(HAB)在高温度500℃标准下分解成2DPANI的举手图。1-HAB的X单结晶胞X射线组成2-带着边部基团组成的2DPANI 3- HAB晶胞单位向二维PANI组成的组织化适应(B)植物黄油紙上HAB晶胞的数字美图照片(C)热处理回火前针状HAB晶胞的光电高倍显微镜观察图形(D)热处理回火前HAB单结晶胞的SEM图形(E)500℃热处理回火后HAB的数字图形(F)500℃热处理回火后PANI晶胞的光电高倍显微镜观察图形(G)热处理回火后的二维PANI单结晶胞的SEM图形



图2(A)热解前HAB多晶硅的SEM画面(B)HAB多晶硅在SEM能级中的EDS稀土的金属因素划分图谱(C)C稀土的金属因素镜像(D)N稀土的金属因素镜像(E)O稀土的金属因素镜像(F)Cl稀土的金属因素镜像


       图3(A)2DPANI在SEM能级中EDS的属性遍布图谱(背景图案是2DPANI的SEM图面)(B)C属性地址转换(C)N属性地址转换(E)O属性地址转换


图4二维PANI设计的表现(A)HAB单晶体在氩气中以10°C/min的回温频率刷出的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的不间断耐磨性及HCl的气体夹杂的探索(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,同时为制作和合出某个存在无数因素利用的当下二维层状材料出具新的经由。

论文微信链接:

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

原句微信链接://www.pnas.org/content/113/27/7414


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