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Nano Research发表微波加热合成石墨烯纳米带论文
发布时间:2023-03-10

    二维石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,然而其带隙为零,限制了它应用于半导体方向。本征地,将石墨烯做成准一维的纳米带结构时,自然地就会引入带隙,克服了二维石墨烯无带隙的限制。

    此前,表面合成是唯一一种可以精准合成特定边缘结构和宽度的方法。近几年来,我们课题组发现将某些特定的有机金属化合物或芳烃分子作为前驱体填充到单壁碳纳米管后,在真空中高温退火可以将前驱体分子转化为具有精确边缘结构和宽度的准一维石墨烯纳米带(Carbon 2021, 171, 221-229;Small Methods 2022, 6, 2200110;Nano Res. 2022,  15, 1709−1714),成为第二种可控合成石墨烯纳米带的方法。由于石墨烯纳米带在碳纳米管中没有类似基底上的限制,导致合成的石墨烯纳米带往往呈现扭曲的状态,而非平直的形貌。

    近期,我们课题组利用微波热处理来快速加热填充有前驱体分子的碳纳米管样品,仅需几十秒的加热,即可合成具有更多平直形貌的石墨烯纳米带,大大地减小了形成扭曲石墨烯纳米带的产率。通过使用几种不同前驱体分子进行同样的填充转化实验,证实了微波加热法是一种通用的用于合成更多平直石墨烯纳米带的方法。

    本文第一作者为中山大学的硕士研究生张浩原,共同第一作者为中山大学硕士研究生陈颖芝、唐鲲鹏,共同通讯作者为中山大学的石磊、崔玮丽和上海科技大学的曹克诚。本论文的研究受到广州市基础与应用基础研究面上项目 (202201011790),广东省基础与应用基础研究面上项目(2019A1515011227),国家自然科学基金青年项目 (51902353),中央基本科研业务费-中山大学(22lgqb03) 和光电材料与技术国家重点实验室自主课题 (OEMT-2022-ZRC-01)的资助。

    论文信息:Microwave heating as a universal method to transform confined molecules into armchair graphene nanoribbons. Nano Research, doi: 10.1007/s12274-023-5632-z (2023) Haoyuan Zhang#, Yingzhi Chen#, Kunpeng Tang#, Ziheng Lin, Xuan Li, Hongwei Zhang, Yifan Zhang, Chi Ho Wong, Chi Wah Leung, Chee Leung Mak, Yuan Hu, Weili Cui*, Kecheng Cao*, Lei Shi*.

    论文链接:https://doi.org/10.1007/s12274-023-5632-z