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中山大學(xué)的 Zhikun Zheng 課題組--二維聚合物和石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建
       石墨烯與其他二維(2D)晶體納米片堆疊產(chǎn)生的范德華(vdW)異質(zhì)結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成了一種新型的“設(shè)計(jì)師”材料,在納米科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域具有多種潛力。但是,二維納米片要么是自然生成的,要么是通過高能程序合成的,從而無法根據(jù)需要設(shè)計(jì)分子的結(jié)構(gòu)和特性。在這里,我們介紹了一種合理設(shè)計(jì)的2D聚合物(單分子單體厚,由周期性鏈接的單體組成自支撐網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu))作為異質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)建的組成部分,并創(chuàng)建了2D聚合物-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)。該異質(zhì)結(jié)構(gòu)具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性,在高達(dá)400℃的溫度下是熱穩(wěn)定的。在異質(zhì)結(jié)構(gòu)中,被二維聚合物摻雜的石墨烯沒有改變其固有結(jié)構(gòu),使得電導(dǎo)率提高了約2.5倍。這項(xiàng)工作為針對特定應(yīng)用合理設(shè)計(jì)調(diào)整石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的性能打開了大門。
 
Figure 1. a)單體1的化學(xué)結(jié)構(gòu),和單體1與Fe2+在水/空氣界面處絡(luò)合形成的2DP1的理想化結(jié)構(gòu)。
 
 
Scheme 1.在云母覆蓋的 300 nm SiO2/Si襯底上制備圖案化的2DP1-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)
的過程示意圖。
 

Figure 2. a)300 nm SiO2 / Si襯底上圖案化的2DP1-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光學(xué)顯微圖像。b,c)自由懸浮在銅網(wǎng)上的2DP1-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)膜的SEM圖像。a),b)和c)中的比例尺分別為200 μm,1 mm和40 μm。
 

Figure 3. a)石墨烯,2DP1和2DP1-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的拉曼光譜。b)石墨烯和2DP1-在不同溫度下退火1小時前后的X射線光電子能譜。N1s信號的強(qiáng)度(I)被放大了10倍。c)不同退火溫度下的2DP1-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)N1s信號的歸一化強(qiáng)度。
 

Figure 4. a)300 nm SiO2/Si襯底上的石墨烯和2DP1-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電阻。b)300 nm SiO2/Si襯底上的SLG及其2DP1異質(zhì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移特性曲線。
 
      本研究于2020年由中山大學(xué)的 Zhikun Zheng 課題組發(fā)表于Nanoscale (https://doi.org/10.1039/C9NR10858K)
原文:Creation of a two-dimensional polymer and graphene heterostructure
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