凝聚态物理 > 材料科学
[提交于 2024年12月29日
]
标题: 一种将芳香烃分子转化为限域在单壁碳纳米管内的卡宾的普适方法
标题: A Universal Method to Transform Aromatic Hydrocarbon Molecules into Confined Carbyne inside Single-Walled Carbon Nanotubes
摘要: 碳炔是一种sp1杂化的碳同素异形体,是一种具有线性结构的碳链,其理论上预测的性能超过了sp2杂化的石墨烯和碳纳米管(CNTs)。然而,由于Peierls畸变引起的不稳定性,碳炔的存在一直存在争议,这限制了它的实际发展。迄今为止,唯一成功的碳炔合成是在CNTs内部实现的,得到了一种被称为受限碳炔(CC)的形式。然而,CC只能在多壁碳纳米管内部合成,限制了其性质调节能力到CNTs的内管。在这里,我们提出了一种通用的方法,在直径为0.9-1.3纳米的单壁碳纳米管(SWCNTs)内部合成CC。芳香族碳氢化合物分子被填充到SWCNTs中,并在低温退火后转化为CC。各种芳香族碳氢化合物分子都被证实是形成CC的有效前体,拉曼频率集中在1861 cm⁻¹左右。直径小于0.8纳米的富集(6,5)和(7,6) SWCNTs对于CC的形成不如直径为0.9-1.3纳米的SWCNTs有效。此外,共振拉曼光谱显示,1861 cm⁻¹处CC的光学带隙为2.353 eV,这与使用拉曼信号和光学带隙之间的线性关系得到的结果一致。这一新开发的方法提供了一条通用途径,可以从各种前体分子通过不同模板(不仅限于SWCNTs,还可以扩展到任何适当尺寸的模板,包括分子筛、沸石、氮化硼纳米管和金属有机框架)合成CC。
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