石墨烯與其他二維（2D）晶體納米片堆疊產(chǎn)生的范德華（vdW）異質(zhì)結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成了一種新型的“設(shè)計(jì)師”材料，在納米科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域具有多種潛力。但是，二維納米片要么是自然生成的，要么是通過(guò)高能程序合成的，從而無(wú)法根據(jù)需要設(shè)計(jì)分子的結(jié)構(gòu)和特性。在這里，我們介紹了一種合理設(shè)計(jì)的2D聚合物（單分子單體厚，由周期性鏈接的單體組成自支撐網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）作為異質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)建的組成部分，并創(chuàng)建了2D聚合物-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)。該異質(zhì)結(jié)構(gòu)具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，在高達(dá)400℃的溫度下是熱穩(wěn)定的。在異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，被二維聚合物摻雜的石墨烯沒有改變其固有結(jié)構(gòu)，使得電導(dǎo)率提高了約2.5倍。這項(xiàng)工作為針對(duì)特定應(yīng)用合理設(shè)計(jì)調(diào)整石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的性能打開了大門。
Figure 1. a）單體1的化學(xué)結(jié)構(gòu)，和單體1與Fe
2+在水/空氣界面處絡(luò)合形成的2DP1的理想化結(jié)構(gòu)。
Scheme 1.在云母覆蓋的 300 nm SiO
2/Si襯底上制備圖案化的2DP1-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)
的過(guò)程示意圖。
Figure 2. a）300 nm SiO2 / Si襯底上圖案化的2DP1-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光學(xué)顯微圖像。b，c）自由懸浮在銅網(wǎng)上的2DP1-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)膜的SEM圖像。a），b）和c）中的比例尺分別為200 μm，1 mm和40 μm。
Figure 3. a）石墨烯，2DP1和2DP1-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的拉曼光譜。b）石墨烯和2DP1-在不同溫度下退火1小時(shí)前后的X射線光電子能譜。N1s信號(hào)的強(qiáng)度（I）被放大了10倍。c）不同退火溫度下的2DP1-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)N1s信號(hào)的歸一化強(qiáng)度。
Figure 4. a）300 nm SiO
2/Si襯底上的石墨烯和2DP1-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電阻。b）300 nm SiO
2/Si襯底上的SLG及其2DP1異質(zhì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移特性曲線。
本研究于2020年由中山大學(xué)的 Zhikun Zheng 課題組發(fā)表于Nanoscale （https://doi.org/10.1039/C9NR10858K）
原文：Creation of a two-dimensional polymer and graphene heterostructure
