一种金属掺杂的聚合C制造技术

本发明专利技术涉及一种金属掺杂的聚合C

【技术实现步骤摘要】
一种金属掺杂的聚合C
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、二维聚合C
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及制备方法


[0001]本专利技术涉及二维聚合C
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，尤其涉及一种金属掺杂的二维聚合C
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及其制备方法。

技术介绍

[0002]二维材料因其单层中的量子限制效应产生的独特的电子和光学性质而引起广泛关注。其中，具有独特的π
‑
电子系统的二维碳材料是主要研究对象之一。通过改变碳原子的杂化方式，二维碳材料能够展现出丰富的物理性质，在晶体管器件、储能材料和超导材料中具有广泛的应用前景。
[0003]目前，关于二维材料的报道仅限于由单原子结构单元交织而成的周期性网络结构，而使用高级的结构单元(如团簇)构建二维结构是一个全新的概念。这些由纳米团簇结构单元构建的二维结构有望具有优越的拓扑结构和独特的性能。富勒烯(C
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)是一种典型的碳簇，在极高的压力下，C
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之间的聚合通过形成簇间共价键来产生C
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的层状结构，这种聚合物C
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层在平面上呈现出碳团簇重复排列的规则拓扑结构，具有有趣的电子学和磁性。然而，由于高压聚合C
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块体材料在常温常压下为亚稳态，通过常规的机械剥离方法未能成功制备二维聚合C
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。

技术实现思路

[0004]第一方面，本专利技术一实施方式提供了一种金属掺杂的聚合C
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，具有单斜晶系晶体结构。
[0005]根据本专利技术一实施方式，所述金属为镁；和/或，
[0006]所述晶体结构的晶胞包括六边形结构，所述六边形结构包括一个中心C
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和六个边部C
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，所述六个边部C
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环绕所述中心C
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并以六边形形状排布；和/或，
[0007]所述晶体结构的晶胞参数为：所述晶体结构的晶胞参数为：α＝90
°
，β＝105.465(6)
°
，γ＝90
°
。
[0008]第二方面，本专利技术一实施方式提供了一种金属掺杂的聚合C
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的制备方法，包括：将金属与C
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反应制得所述金属掺杂的聚合C
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；其中，所述C
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与所述金属的摩尔比为1:13～1:21。
[0009]根据本专利技术一实施方式，所述C
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与所述金属的反应温度为580～600℃；和/或，
[0010]所述C
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与所述金属的反应在圆柱形反应容器中进行，所述圆柱形反应容器的直径为19～21mm；和/或，
[0011]所述金属为镁。
[0012]第三方面，本专利技术一实施方式提供了一种二维聚合C
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的制备方法，包括如下步骤：
[0013]提供金属掺杂的聚合C
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；以及
[0014]通过季铵盐置换所述金属掺杂的聚合C
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中的金属离子；
[0015]其中，所述金属掺杂的聚合C
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为上述的金属掺杂的聚合C
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，或者上述的方法制得的金属掺杂的聚合C
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。
[0016]根据本专利技术一实施方式，所述季铵盐的结构式如下：
[0017][0018]R1、R2、R3、R4各自独立地选自含2～8个碳原子的烷基，X
‑
为水杨酸根离子、氟离子或溴离子；
[0019]进一步地，R1、R2、R3、R4各自独立地选自含2～4个碳原子的烷基或者含7～8个碳原子的烷基。
[0020]根据本专利技术一实施方式，所述季铵盐包括四丁基水杨酸铵、四丁基氟化铵、四丁基溴化铵中的一种或多种；和/或，
[0021]所述方法包括将所述金属掺杂的聚合C
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与季铵盐溶液混合后，静置5～7天。
[0022]根据本专利技术一实施方式，所述季铵盐溶液的溶剂为非质子溶剂。
[0023]根据本专利技术一实施方式，所述季铵盐溶液的溶剂包括N
‑
甲基吡咯烷酮、N,N
‑
二甲基甲酰胺、乙腈中的一种或多种。
[0024]第四方面，本专利技术一实施方式提供了一种二维聚合C
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，由上述的方法制得。
[0025]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0026]1、本专利技术一实施方式的金属掺杂的聚合C
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，具有大尺寸、高结晶性的特点。
[0027]2、本专利技术一实施方式的二维聚合C
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的制备方法，工艺简单，成本低，可实现二维聚合C
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的大批量制备。
[0028]3、本专利技术一实施方式的二维聚合C
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具有大尺寸、高结晶性的特点。
[0029]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0030]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。其中：
[0031]图1是本专利技术实施例1制备的镁掺杂的聚合C
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块体的扫描电子显微镜图；
[0032]图2是本专利技术实施例1制备的镁掺杂的聚合C
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块体的单晶结构示意图；
[0033]图3是本专利技术实施例1制备的镁掺杂的聚合C
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块体的C
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层间结构示意图；
[0034]图4是本专利技术实施例1制备的镁掺杂的聚合C
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块体的拉曼光谱图；
[0035]图5是本专利技术实施例1制备的单层二维聚合C
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的光学显微镜图；
[0036]图6是本专利技术实施例1制备的单层二维聚合C
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的原子力显微镜图；
[0037]图7是本专利技术实施例1制备的单层二维聚合C
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的实物照片；
[0038]图8是本专利技术实施例1制备的单层二维聚合C
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的转移特性曲线；
[0039]图9是本专利技术实施例1制备的单层二维聚合C
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的输出曲线；
[0040]图10是本专利技术实施例2制备的镁掺杂的聚合C
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块体的扫描电子显微镜图；
[0041]图11是本专利技术实施例2制备的单层二维聚合C
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的光学显微镜图；
[0042]图12是本专利技术实施例2
‑
1制备的镁掺杂的聚合C
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块体的扫描电子显微镜图；
[0043]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属掺杂的聚合C
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，具有单斜晶系晶体结构。2.根据权利要求1所述的金属掺杂的聚合C
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，其中，所述金属为镁；和/或，所述晶体结构的晶胞包括六边形结构，所述六边形结构包括一个中心C
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和六个边部C
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，所述六个边部C
60
环绕所述中心C
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并以六边形形状排布；和/或，所述晶体结构的晶胞参数为：所述晶体结构的晶胞参数为：α＝90
°
，β＝105.465(6)
°
，γ＝90
°
。3.一种金属掺杂的聚合C
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的制备方法，包括：将金属与C
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反应制得所述金属掺杂的聚合C
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；其中，所述C
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与所述金属的摩尔比为1:13～1:21。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述C
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与所述金属的反应温度为580～600℃；和/或，所述C
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与所述金属的反应在圆柱形反应容器中进行，所述圆柱形反应容器的直径为19～21mm；和/或，所述金属为镁。5.一种二维聚合C
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的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑健，侯凌翔，崔雪平，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：