石墨炔—超能力媲美石墨烯课件

石墨炔石墨炔超能力媲美石墨烯超能力媲美石墨烯 专业：无机化学专业：无机化学姓名：刘楠楠姓名：刘楠楠学号：学号：20160623石墨炔超能力媲美石墨烯 专业：无机化学研究简史理化性质展望制备方法应用领域主要内容研究简史理化性质展望制备方法应用领域主要内容1968 年2010年2014年Baughman 通过计算认为石墨炔结构可稳定存在，国际上的著名功能分子和高分子研究组都开始了相关的研究，但是并没有获得成功。直至 2010 年，李玉良课题组在石墨炔的制备方面取得了重要突破，成功地在铜片表面上通过化学方法合成了大面(3.61cm2)具有二维结构的高分子石墨炔薄膜。研究人员发现，石墨炔薄膜是一类性能优良的锂离子电池负极材料。2015年研究人员将石墨炔掺杂进杂化钙钛矿器件的电子传输层，有效地提高了电子传输层的电导，进而提升了钙钛矿电池的器件性能；围绕石墨炔的电容器性能开展研究时，发现其具有优异的电容器性能，电容也远高于其他碳材料研究简史1968 年2010年2014年Baughman 通过计算认结构二维碳石墨炔结构模型高分子石墨炔薄膜大面积石墨炔薄膜结构二维碳石墨炔结构模型高分子石墨炔薄膜大面积石墨炔薄膜理化性质理化性质物理性质化学性质石墨炔是由1,3-二炔键将苯环共轭连接形成二维平面网络结构的全碳分子，具有丰富的碳化学键，大的共轭体系、宽面间距、优良的化学稳定性和半导体性能。石墨炔单晶薄膜具有较高的有序度和较低的缺陷，薄膜电导率为：103-104 S m-1。TiO2(001)-GD复合物的电子结构、电荷分离和氧化能力都优于纯TiO2(001)和TiO2(001)-GR复合物，通过实验验证了理论计算结果，在光催化降解亚甲基蓝的实验中TiO2(001)-GD的降解反应速率常数是纯TiO2(001)的1.63倍，TiO2(001)-GR的1.27倍。理化性质物理性质化学性质石墨炔是由1,3-二炔键将苯环共轭连 利用六炔基苯（C18H6）在铜片的催化作用下发生偶联反应。在这一过程中铜箔不仅作为交叉偶联反应的催化剂、生长基底，而且为石墨炔薄膜的生长所需的定向聚合提供了大的平面基底。制备方法宏量制备高纯度石墨炔宏量制备高纯度石墨炔1.金属催化的交叉偶联反应2.炔烃复分解3.模板合成 利用六炔基苯（C18H6）在铜片的催化作用下发生偶联利用阳极氧化铝模板在铜箔催化下制备石墨二炔纳利用阳极氧化铝模板在铜箔催化下制备石墨二炔纳米管米管(GDNTs)(GDNTs)阵列阵列利用阳极氧化铝模板在铜箔催化下制备石墨二炔纳米管(GDNT电子传输 催化还原 电池负极材料 滤除氯化钠 量子点电池缓冲层量子点电池缓冲层氮掺杂石墨炔钙钛矿电池 储锂材料应用领域电子传输 电池负极材料 滤除氯化钠 钙钛矿电池石墨炔与P3HT进行复合作为修饰材料构筑的钙钛矿太阳能电池，能显著提高空穴传输性能，基于这种复合空穴传输层的钙钛矿电池光电转换效率提高了20%，实现14.58%的高效率。储锂材料石墨炔储锂理论容量达744mAhg-1，多层石墨炔理论容量可达1117mAhg1（1589mAhcm3），且其独特的结构更有利于锂离子在面内和面外的扩散和传输，这样赋予其非常好的倍率性能。石墨炔均一的孔径结构、优良的电子导电性和化学稳定性赋予石墨炔较高的容量，优异的倍率性能和循环寿命等方面优良的电化学性能。钙钛矿电池石墨炔与P3HT进行复合作为修饰材料构筑的钙钛矿太一炔到五炔的几何构型一炔到五炔的几何构型电池负极材料由于石墨炔具有sp和sp2的二维三角空隙、大表面积、电解质离子快速扩散等特性，基于石墨炔的锂离子电池也具有优良的倍率性能、大功率、大电流、长效的循环稳定性等特点，并具有优良的稳定性。若在2Ag-1的电流密度下，经历1000次循环之后，其比容量依然高达420 mAhg-1，这是绝大多数锂离子负极材料所不具备的优势。滤除氯化钠石墨炔可滤除海水中的氯化钠达99.7%。电池负极材料由于石墨炔具有sp和sp2的二维三角空隙、大表面石墨炔掺杂进杂化钙钛矿器件的电子传输层，能有效提高电子传输层的电导，进而提升钙钛矿电池的器件性能掺杂PCBM能提升电子传输。石墨炔作为量子点太阳能电池的缓冲层，可大大提高PbS量子点太阳能电池的效率并可显著降低功函，高效促进量子点太阳能电池空穴输运的能力，显著提高量子点太阳能电池光电转换效率和稳定性。石墨炔负载金属钯可高效催化还原4-硝基苯酚，还原速率（0.322 min-1）分别是Pd-碳纳米管、Pd-氧化石墨烯和商用Pd碳的40倍、11倍和5倍；氮掺杂石墨炔具有非常优异的氧还原催化活性，独特光催化、电化学催化及催化性能。应用领域电子传输电子传输催化还原催化还原钙量子点电池缓冲层钙量子点电池缓冲层石墨炔掺杂进杂化钙钛矿器件的电子传输层，能有效提高电子传输层 在石墨二炔上等电子掺杂N原子可以稳定构象，改善带隙。N掺杂石墨炔可以充当优良的氧化还原反应的无金属电催化剂。N掺杂石墨炔具有优越的氧化还原电催化性能，其电催化活性可与用于碱性燃料电池氧化还原的商业 Pt/C催化剂相比。在这种介质中，N 掺杂石墨炔比 Pt/C 催化剂具有更好的稳定性和对交叉效应的耐受性。氮掺杂石墨炔氮掺杂石墨炔 在石墨二炔上等电子掺杂N原子可以稳定构象，改善带隙。展望 理论和实验都已经证明，石墨炔在电子、微电子、半导体、各类分离膜，储能材料和锂离子电池负极材料等方面具有重要和潜在的应用前景。石墨炔在许多领域表现出非常奇特的性质和性能，有可能发展成为未来高技术领域的关键材料。但是，对石墨炔基材料的应用研究正处于起步阶段，迄今为止在理论预测的石墨炔家族中，也仅仅只有石墨二炔被成功合成，并且性质以及功能化方面等研究刚刚开始，因此该领域有许多重要挑战和机遇，以及重大科学问题需要去解决，具有广阔的研究空间。展望 理论和实验都已经证明，石墨炔在电子、微电石墨炔超能力媲美石墨烯课件THANKSTHANKS