北京大学张锦Chem. Soc. Rev.：石墨炔的合成、性质

作者：张馨予

北京大学张锦Chem. Soc. Rev.：石墨炔的合成、性质及应用

大兵哥 3年前 (2019-01-16) 15856浏览

【研究背景】

石墨炔(Graphdiyne, GDY)是一种新型的二维碳同素异形体，近年来受到越来越多的关注。其独特的sp-sp2碳原子、均匀的孔隙和高度的π共轭结构使其在气体分离、催化、水处理、湿度传感器、能源等领域均展现出广阔的应用前景。近年来，广大研究者为制备合成具有特定结构的GDY单晶进行了多种尝试并为之付出了巨大努力。然而，GDY材料仍面临许多挑战，包括需要更深入地了解其生长机理，合成一层或几层单晶GDY薄膜的策略，表征其基本物理化学性质，以及实现其杀手锏级的应用。

【成果简介】

近日，北京大学张锦教授课题组全面介绍GDY和基于GDY材料的合成，以及它们的结构、电子、机械和光谱特性，以及它们在纳米技术中的应用。该成果近日以题为“Graphdiyne：synthesis，properties, and applications ”发表在知名期刊Chem. Soc. Rev.上。

【图文导读】

图一：石墨炔及其研究趋势

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图二：石墨炔命名及化学结构

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图三：不同石墨炔的能量

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图四：1-3层GDY片的SAED图案和HRTEM图像

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图五：石墨炔的几何结构、指示应力方向、带结构及其随应力变化

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图六：单层石墨炔的带结构、双层和三层石墨炔的稳定构象及带结构

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图七：石墨炔的光学性质

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（a-b）扣除背景前后石墨炔的吸收光谱；
（c）HEB单体和GDY片的紫外吸收光谱；
（d）理论预测的拉曼光谱；
（e）铜箔上三个不同位置生长的GDY的拉曼光谱；
（f）GR和GDY/GR的拉曼光谱以及预测的GDY的拉曼光谱；
（g）石墨炔中不同的拉曼振动模式；
（h）GDY的XAS图谱；
（i）GDY的C1s XPS光谱。

图八：GY和GDY的磁性质

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（a）不同TM原子吸附的GY和GDY的磁矩（M）和自旋极化能，ΔEspin；
（b）不同TM原子吸附的GY和GDY的磁性。

图九：GDY的主要合成方法

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图十：表面在位化学合成

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（a）表面辅助的分子间σ-键复分解反应；
（b）表面辅助Glaser偶联反应；
（c）表面辅助的脱卤偶联反应；
（d）HEB单体在Ag（111）上的自组装结构；
（e）分子3的分子间表面σ-键复分解产物的自组装;
（f）Glaser聚合物3上的高分辨率STM图像；
（g）由9生成的C-C偶联网络的高分辨率STM图像；
（h）4的低聚反应的高分辨率STM图像；
（i）由5产生的C-C偶联网络的高分辨率STM图像；
（j）三亚苯基丁二炔丝的模型图像和高分辨率STM图像。