二维石墨炔类材料的界面制备及性质研究
发布时间：2023-04-22 13:29
石墨炔(GDY)是一种富含sp和sp2两种杂化碳原子的具有一定晶型和少层堆叠结构的新型二维碳材料。作为一种新型的人工合成的二维碳材料,石墨炔具有丰富的碳化学键、独特的电子排布、均匀的孔洞和高度π共轭结构等特征,使其在半导体器件、催化、气体分离、生物医学和储能等领域受到越来越广泛的关注。从材料的问世至今,科研工作者努力致力于开发各种新型的合成聚合手段以及构建各种纳米结构和形貌的石墨炔,并且探究出通过许多种有效的后处理方式以及设计前驱体的方式对其进行有效的掺杂改性。但是,通过简单的方法定向合成出具有理想掺杂结构、独特形貌和性质可调的石墨炔仍然是该领域面临的巨大的科学挑战。本文主要是以石墨炔的合成为基础,通过将官能团以及功能性部分引入到石墨炔前驱体当中,利用石墨炔的合成理念以及液液界面合成方法和固液界面的合成方法,以达到对石墨炔的精准掺杂的目的,从而进一步探究掺杂后的二维聚合物在催化、荧光等领域的性能。实现“从下到上”的精准掺杂理念。其中本论文主要由以下几部分组成:(1)具有明确结构和精确组成的晶态二维腈基-石墨炔(CN-GDY):本文进行了三个强吸电子腈基取代苯环上间...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 综述
1.1 研究背景
1.2 石墨炔的理论研究
1.2.1 石墨炔分子结构
1.2.2 石墨炔电子结构
1.3 石墨炔的合成与制备方法
1.3.1 固液界面合成法
1.3.2 界面构造方法
1.3.3 化学气相沉积(CVD)方法
1.3.4 石墨烯模板方法
1.4 石墨炔掺杂方法
1.6 本课题的研究目的
第二章 晶态腈基-石墨二炔(CN-GDY)的界面合成及结构表征
2.1 引言
2.2 实验仪器及实验试剂
2.2.1 实验试剂
2.2.2 测试仪器
2.3 样品合成部分
2.3.1 1,3,5-三溴-2,4,6-三甲苯(A)的合成
2.3.2 1,3,5-三溴-2,4,6-三(溴甲基)苯(B)的合成
2.3.3 1,3,5-三溴-2,4,6-三(羟甲基)苯(C)的合成
2.3.4 1,3,5-三溴-2,4,6-三甲醛苯(D)的合成
2.3.5 1,3,5-三溴-2,4,6-三(羟基亚氨基甲基)苯(E)的合成
2.3.6 1,3,5-三溴-2,4,6-三腈基苯(F)的合成
2.3.7 1,3,5-三腈基-2,4,6-三((三甲基甲硅烷基)乙炔基)苯(G)的合成
2.3.8 液/液界面处合成制备腈基-石墨炔(CN-GDY)
2.3.9 电化学测试
2.4 结果与讨论
2.4.1 2D CN-GDY的结构和形貌表征
2.4.2 2D CN-GDY的元素及化学组成表征
2.4.3 2D CN-GDY的性质分析
2.5 本章小结
第三章 基于四苯基乙烯的类石墨炔二维薄膜的界面制备及其光物理性质研究
3.1 引言
3.2 实验仪器及实验试剂
3.2.1 实验试剂
3.2.2 测试仪器
3.3 样品合成部分
3.3.1 四(4-溴苯基)乙烯(TBPE)的合成
3.3.2 1,1,2,2-四(4-(((三甲基甲硅烷基)乙炔基)苯基)乙烷(A)的合成
3.3.3 1,1,2,2-四(4-乙炔基苯基)乙烯(TEPE)的合成
3.3.4 固/液界面处合成制备二维聚合物(2DP-TEPE)
3.4 结果与讨论
3.4.1 2DP-TEPE的形貌表征
3.4.2 2DP-TEPE的结构验证
3.4.3 2DP-TEPE的化学键分析
3.5 本章小结
第四章 基于动态亚胺化学的单层荧光二维薄膜材料的界面合成
4.1 引言
4.2 实验仪器及实验试剂
4.2.1 实验试剂
4.2.2 测试仪器
4.3 样品合成部分
4.3.1 1,1,2,2-四(4-(((三甲基甲硅烷基)乙炔基)苯基)乙烷(化合物1)的合成
4.3.2 1,1,2,2-四(4-乙炔基苯基)乙烯(TEPE,化合物2)的合成
4.3.3 化合物3的合成
4.3.4 化合物5的合成
4.3.5 二维聚合物的气/液界面(Langmuir-Blodgett方法)的合成
4.3.6 针尖增强拉曼(TERS)光谱
4.4 结果与讨论
4.4.1 单层二维荧光聚合物的形貌表征
4.4.2 单层二维聚合物的化学键分析
4.4.3 单层二维聚合物的光物理性质分析
4.5 本章小结
第五章 结论
参考文献
附录
致谢
攻读硕士研究生期间发表的学术论文目录
本文编号：3797732
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 综述
1.1 研究背景
1.2 石墨炔的理论研究
1.2.1 石墨炔分子结构
1.2.2 石墨炔电子结构
1.3 石墨炔的合成与制备方法
1.3.1 固液界面合成法
1.3.2 界面构造方法
1.3.3 化学气相沉积(CVD)方法
1.3.4 石墨烯模板方法
1.4 石墨炔掺杂方法
1.6 本课题的研究目的
第二章 晶态腈基-石墨二炔(CN-GDY)的界面合成及结构表征
2.1 引言
2.2 实验仪器及实验试剂
2.2.1 实验试剂
2.2.2 测试仪器
2.3 样品合成部分
2.3.1 1,3,5-三溴-2,4,6-三甲苯(A)的合成
2.3.2 1,3,5-三溴-2,4,6-三(溴甲基)苯(B)的合成
2.3.3 1,3,5-三溴-2,4,6-三(羟甲基)苯(C)的合成
2.3.4 1,3,5-三溴-2,4,6-三甲醛苯(D)的合成
2.3.5 1,3,5-三溴-2,4,6-三(羟基亚氨基甲基)苯(E)的合成
2.3.6 1,3,5-三溴-2,4,6-三腈基苯(F)的合成
2.3.7 1,3,5-三腈基-2,4,6-三((三甲基甲硅烷基)乙炔基)苯(G)的合成
2.3.8 液/液界面处合成制备腈基-石墨炔(CN-GDY)
2.3.9 电化学测试
2.4 结果与讨论
2.4.1 2D CN-GDY的结构和形貌表征
2.4.2 2D CN-GDY的元素及化学组成表征
2.4.3 2D CN-GDY的性质分析
2.5 本章小结
第三章 基于四苯基乙烯的类石墨炔二维薄膜的界面制备及其光物理性质研究
3.1 引言
3.2 实验仪器及实验试剂
3.2.1 实验试剂
3.2.2 测试仪器
3.3 样品合成部分
3.3.1 四(4-溴苯基)乙烯(TBPE)的合成
3.3.2 1,1,2,2-四(4-(((三甲基甲硅烷基)乙炔基)苯基)乙烷(A)的合成
3.3.3 1,1,2,2-四(4-乙炔基苯基)乙烯(TEPE)的合成
3.3.4 固/液界面处合成制备二维聚合物(2DP-TEPE)
3.4 结果与讨论
3.4.1 2DP-TEPE的形貌表征
3.4.2 2DP-TEPE的结构验证
3.4.3 2DP-TEPE的化学键分析
3.5 本章小结
第四章 基于动态亚胺化学的单层荧光二维薄膜材料的界面合成
4.1 引言
4.2 实验仪器及实验试剂
4.2.1 实验试剂
4.2.2 测试仪器
4.3 样品合成部分
4.3.1 1,1,2,2-四(4-(((三甲基甲硅烷基)乙炔基)苯基)乙烷(化合物1)的合成
4.3.2 1,1,2,2-四(4-乙炔基苯基)乙烯(TEPE,化合物2)的合成
4.3.3 化合物3的合成
4.3.4 化合物5的合成
4.3.5 二维聚合物的气/液界面(Langmuir-Blodgett方法)的合成
4.3.6 针尖增强拉曼(TERS)光谱
4.4 结果与讨论
4.4.1 单层二维荧光聚合物的形貌表征
4.4.2 单层二维聚合物的化学键分析
4.4.3 单层二维聚合物的光物理性质分析
4.5 本章小结
第五章 结论
参考文献
附录
致谢
攻读硕士研究生期间发表的学术论文目录
本文编号：3797732
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