華東理工賀曉鵬&上交麥亦勇 Angew. Chem. Int. Ed：水相中石墨烯納米帶的超分子納米結(jié)構(gòu)研究
文章來源：未知 更新時(shí)間：2018-03-06 10:11:33
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【引言】 石墨烯納米帶(GNR) 由于其獨(dú)特的光學(xué)，電子和磁學(xué)特性，引起了科研人員的廣泛關(guān)注。在其眾多的合成方法中，自下而上的液相合成法在在液相分散的GNR大規(guī)模生產(chǎn)中具有眾多優(yōu)點(diǎn)，例如明確的結(jié)構(gòu)，可控的長度，寬度和邊緣結(jié)構(gòu)。盡管實(shí)現(xiàn)了液相可分散的GNRs，但由于缺少合適的接枝部分，難以克服GNR的p-p堆疊。因此，液相中GNR的研究受到阻礙，超分子自組裝和有序超結(jié)構(gòu)的應(yīng)用需要進(jìn)一步研究。最近有學(xué)者研究了GNRs接枝親水柔性聚乙烯氧化物，為超分子自組裝GNR的基礎(chǔ)研究開辟了道路，并將結(jié)構(gòu)定義GNR的研究擴(kuò)展到水相基領(lǐng)域。 【成果簡介】 近日，華東理工大學(xué)的賀曉鵬教授和上海交通大學(xué)的麥亦勇教授(通訊作者)等人在Angew. Chem. Int. Ed上發(fā)布了一篇關(guān)于s石墨烯納米帶的文章，題為“Supramolecular Nanostructures of Structurally Defined Graphene Nanoribbons in the Aqueous Phase”。作者通過液相合成法合成了GNR接枝親水柔性聚乙烯氧化物(GNR-PEO), PEO接枝率為42-51％，在GNR濃度高達(dá)0.5 mg mL-1溶液中中具有優(yōu)異的分散性。GNR-PEO的刷狀結(jié)構(gòu)在水相中導(dǎo)致了1D分層自組裝行為，形成了超長納米帶或具有可調(diào)平均直徑和間距的彈簧狀螺旋結(jié)構(gòu)。在水分散體中，超結(jié)構(gòu)的光譜在近紅外范圍內(nèi)吸收，說明光子能量轉(zhuǎn)化為熱能。 【圖片導(dǎo)讀】 圖1 GNR-PEO的分子結(jié)構(gòu)及其在水中可能的分層自組裝機(jī)理圖解
圖2 GNR-PEO在水相中的分散和超分子納米結(jié)構(gòu)
(b) GNR-PEO分散體的濃度與PEO的分子量的關(guān)系圖； (c) GNR-PEO1000在THF和水中的UV/Vis光譜； (d-f) 水中GNR-PEO的上層結(jié)構(gòu)典型TEM圖像。 圖3 GNR-PEO的TEM和AFM圖像
(c) 標(biāo)有相應(yīng)尺寸的彈簧狀螺旋的高倍率TEM圖像； (d) 真實(shí)的弦結(jié)構(gòu)； (e) 非螺旋部分的高放大率TEM圖像； (f-g) 雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)的AFM高度分布圖； (h) 非螺旋部分的AFM高度圖像； (i) 沿著白色虛線穿過條狀結(jié)構(gòu)的線輪廓。 圖4 樣品的熱圖像
(b) GNR-PEO水分散體的熱圖像； (c) 不同低維材料水分散體的熱圖像。 【小結(jié)】 作者合成了一系列結(jié)構(gòu)良好的GNR接枝有不同長度的PEO線圈。GNR-PEO樣品具有42-51％的接枝率，并根據(jù)PEO長度顯示出高達(dá)0.5mg/mL的高濃度水分散性。GNR-PEO得益于獨(dú)特的桿狀線圈刷結(jié)構(gòu)，具有明確而堅(jiān)硬的骨架幾何結(jié)構(gòu)，在水中表現(xiàn)出一維分層自組裝行為，根據(jù)PEO長度生成了可調(diào)節(jié)直徑和間距的納米帶或彈簧狀螺旋。水中的GNR-PEO超結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)化性能和高效率。這篇文章不僅為GNR自組裝的基礎(chǔ)研究開辟了道路，同時(shí)還將GNR研究擴(kuò)展到廣泛的水基領(lǐng)域如水凝膠或光熱腫瘤治療。 |
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