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中化新網(wǎng)訊 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)朱彥武教授研究團(tuán)隊(duì)通過對富勒烯C??分子晶體進(jìn)行電荷注入,在常壓條件下構(gòu)建了C??聚合物晶體以及長程有序多孔碳晶體,并實(shí)現(xiàn)了克量級制備。該項(xiàng)研究成果于1月12日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》。
朱彥武介紹:“長程有序多孔碳晶體,在微觀上具有多孔特征但完整保留了晶體的宏觀周期性,是一類新的人工碳晶體,未來可能在能量存儲、離子篩分、負(fù)載催化等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。電荷注入技術(shù)為構(gòu)建這類碳基晶體材料提供了一種拼樂高式的制備技術(shù),有望成為在原子級精度上調(diào)控晶體結(jié)構(gòu)的新手段。” 近年來,富勒烯、石墨烯和石墨炔等新型碳材料的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展,引起了廣泛的關(guān)注與研究熱潮。此前,對于制備這類新型碳材料,研究人員利用高溫高壓等極限條件或者采用紫外光、電子束輻照等微觀處理技術(shù)。但其產(chǎn)率較低、產(chǎn)物不純,阻礙了人們對該類材料的性質(zhì)與應(yīng)用進(jìn)行更深入地探索。 在此次研究中,朱彥武團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地使用氮化鋰對富勒烯C??分子晶體進(jìn)行電荷注入,并在溫和條件下進(jìn)行熱處理,最終得到大量的C??聚合物晶體以及長程有序多孔碳晶體。 團(tuán)隊(duì)對C??聚合物晶體和長程有序多孔碳晶體的形成機(jī)理進(jìn)行了理論模擬。結(jié)果表明,電荷注入引起了富勒烯C??分子間的電偶極矩相互作用,降低了反應(yīng)過程中相鄰C??分子之間的加成反應(yīng)勢壘,使得反應(yīng)更易發(fā)生;進(jìn)一步反應(yīng)使得分子間連接部分轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢倪B接結(jié)構(gòu),但在該反應(yīng)過程中部分破碎的富勒烯C??分子仍保持良好的周期性排列。 朱彥武表示,今后他們將系統(tǒng)地研究長程有序多孔碳基晶體的性質(zhì),期望通過精細(xì)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)一步調(diào)控晶體的原子級結(jié)構(gòu)特征,探索更多的性質(zhì)和應(yīng)用。 |