生产应用Geme Nanoribbons

图形层为单原子层厚二维材料,由组成蜂窝的碳原子组成亚博网站下载有趣的光学、电气和机械属性从物理、化学和材料科学领域产生许多注意力^一至三最近检测到的属性导致透明传导膜、复合物、电子和光电设备、启动器、传感器等应用

图形纳米机窄条石墨GNRs准单维配置对图单产生更多好处,即GNRs最常知道的二维对应物高宽比GNR可大幅降低导电薄膜和聚合复合物穿透峰值,使其适合从液晶状配置旋转纤维

合成技术

GNR组成和物理属性大相径庭,基于合成技术-所有GNR单词可能造成非专家不确定性,因为随后对各种GNR基本区分当前,三种关键方法编译GNRs:1)从石墨中切除2自下而上多环分子合成3)解片碳纳米管尽管如此,使用这三个技术制造的GRS大相径庭,没有多少相似点

线程绘制

这种方法生成单层GNRyabo214文章量相当多平面生成GNR应用批量无法使用Lithlogic技术制造此外,由于横向解析石法受基本限制,平面生成GNR有粗糙边框^4-6亚博网站下载虽然该技术产生极精度和极窄GNR, 后受控滑动边缘对监测后生成材料电子属性构成挑战

底部向上

自下而上编译GNRs包含多步有机合成,以预合成聚合链循环为中心技术允许形成极窄带 原子精度边缘对齐^7-9近段前,这种GNR系统 只需从基底表面准备^七八减少批量制造的可能性虽然这些丝带最近合成成百上千毫克^九九测量近期内实际应用有挑战性自下而上的GNR合成产生的极精度和小尺寸分配可产生未来优势,但目前尚没有即时使用方法来进一步处理这些小结构

解片

第三种生成GNR方法基础多墙碳纳米管纵向开机或解片¹⁰¹¹所报告的方法不尽相同,但大都基于求解过程前两个技术的关键好处是有可能大规模生产大幅度最小化成本是另一个好处此外,由于最近出版物数多,预计这些CNT衍生GNRs将率先发现实际应用文章将检视除碳纳米管外当前开发应用所生成的GNR多维

GNR解压缩碳核管

Tour集团先用长距离分解碳纳米管生成GNR技术使用钾蒸发器,后再用钠-钾合金快速解析¹⁰图1

图1GNRs解片功能化计划:(A)MWCNTs墙间钾插值MWCNTs拆分过程和带活性卡波尼氏边缘GNRs编组gRs与alkyl群集实现局部功能化和插接并分解函数化GNR经ACS Nano许可重印,2012年6,4231-4240。版权2012American化学协会¹⁰

MWCNTs通过插值K/Na合金解析纳米管墙间12二维氧乙烷溶剂,图1A可见云层扩展令纵向破解纳米管墙产生充分压力新形成的边缘碳原子减为极反应式carbanice形式(图1B),使它们极易受电友攻击

过渡产物(图1B)除去甲醇后水洗,边缘金属封装换质子产生H终止GNRs号797774或GNRs图2显示MWCNTs完全松散处理GNR系统并非完全平面 因为范德华跨纳米管墙交互

图2SEM图片A和BMWCNTs和C完全松散MWCNTs

GNR完全扁平并部分排泄¹¹平面3.5至5纳米厚GNR栈内含10至14层电传率为7万至9万5千S/m¹¹值相似于报告的不同图形结构数据

d-gnrs编译号797766中间产品受1-Halo-alkes约束(图1C)。插片间钾有效代之以Halalkanes,它主要功能化边缘(并在一定程度上波段平面)并在随后的alk-GNR中行为为插片载长方圆链的alk-GRRs完全分布于有机溶剂中,如ketones、leces、alkanes和e氯仿或氯苯产生特别稳定分布

图3溶性测试SEM图片显示商业上MWCNTs分机化和功能化,GNRs功能化和原型MWCNTs相容性相异:(A)和(B)两种不同类型的原型MWNTs和0.1 mg/ml悬浮C和D十六进制GNRs和0.1 mg/ml稳定分布经ACS Nano许可重印,2012年6,4231-4240版权2012American化学社¹⁰

光谱镜像图4已被确定为一种高效非损耗技术,用于描述图态碳纳米结构光谱中拉曼键信号 各种图形式碳^-12D带2700cm^-1.D带 y1360cm^-1由光子散射中心功能缺陷触发 并显示图形结构质量正因如此,D波段演化全过程解阻和功能化提供有用的信息说明准备式GNR性质

raman光谱MWCNTs仅包括弱D波段信号,表示父带MWCNTs高晶性光谱原质子GNR大增记录带边缘碳原子 即光子散居中心

算法后D波段强度上升更多 表示缺陷密度上升归结为GNRs玄武机的共价函数化巴斯平面对流变换sp²碳原子对sp³碳原子之类 建立石墨平面缺陷 除此以外 完美无缺G/2D对alk-GNRs比与单层图象相关这就意味着分治GNR链遍历GNR

图4Raman光谱用于MWCNTs、GRs和alk-GRs

GNRs潜在应用

H终止GNR号797774级联GNRs号797766)有各种可能的函数亚博网站下载最明显的是GNR综合聚合主机制作新复合材料GNR拥有与其父MWCNTs相同的高端比,但其纳米结构变化产生奇特和意外结果举例说,GNR整合成二电聚合宿¹²¹³与MWCNT集成化大相径庭

最有趣的结果是,GNR聚合物合成值异常低损失(<0.02)(图5)。亚博网站下载关键是电子组件需求量缩减,高许可度和低损射区和低微波频区高频微波区域低损对天线和附加军事功能至关重要

通过改变GNR的种类和内容,复合体损耗和允许性可调整为广度有吸引力值介电常量从微值调整到极高值(>1,000),而随之而来的损失切换范围从超低值(<0.02)到高值(~1.0)不等。¹³

图5GNR/NuSil复合电学实许可性,(B)假许可性,和(C)纯Nusil(黑)、MWCNT/Nusil(蓝)和GNR/Nusil(红)复合体损失0.5 wt经ACS应用许可重印马特网际网际网际网路3,4657-4661 (2011)版权2011American化学社¹²

GNR的另一项令人鼓舞的应用是电极电池和超电容材料在一个实例中¹⁴异级结构图文包装MnO₂GNRs有效构化(图6和图7)。组合状石片贴近混合纳米MnO₂直接生长GNRs

图6图文包装MnO合成₂GNRs合成经Adv许可重印板牙2013 25 6298-6302版权2013JohnWileyss¹⁴

图7a)和b)MnO图像₂GNRs(MG)C和DSEMM图像和(E)和(F)GMG经Adv许可重印板牙2013 25 6298-6302版权2013JohnWileyss¹⁴

亚博网站下载GMG合成生成高效组件,提高锂离电池电极材料电化学固性

亚博网站下载电化实验显示GMG显示比MnO高精度和增强循环强度₂或纯MNO₂推导石墨、GNRs和MNO之间的协同效应₂.特征帮助实现多流密度稳定举例说,单容量值增长到890mAh/g180周期,从672mAh/g双周期增长到0.1A/g速率性能显示GMG电极稳定GMG初始五周期内精确容量下降,见MG

5周期后GMG排出能力值从6周期571mAh/g下降至20周期465mAh/g,但随后改进为170周期648mAh/g即使在250周期后,GMG仍保留612mAh/g的特定容量GMGCULUBIG有效性保留99%以上,不包括初始数周期

深入研究¹⁵GRRs被用于构建多联因和GNRs纳米复合材料(图8)。GNR选择为PANI纳米机种植模板PANI-GNRs纳米合成由GNRs公司Aniline现场聚合制成gnirs函数集成化PANI纳米并增强复合电传性,但除此以外,还提高PANI高效应用并改进复合机械特性

图8PANI-GNI合成PANI使用APS直接聚合GNI经ACS应用许可重印马特网际网际网际网路2013566226627版权2013美国化学学会¹⁵

生成复合大容量340F/g并稳定循环性能,在整个4200周期内90%电容保护高性能复合来自电导GNRs和极能PANI协同

作为一种可能的附加应用,alk-GNR应用聚合复合物减少气体渗透性¹⁶热塑聚氨酯复合薄膜包括alk-GNRsHD-GNRs号797766散居于聚氨酯矩阵中,引起TPU相位分治氮气有效异性TPU减少三大级数,只有0.5 wt%alk-GNRs(图9)。

图9TPU和TPU/HD-GNR片压力下降TPU/0.5 wt%HD-GNR合成膜在较长时期内下降压力经ACS应用许可重印马特网际网际网际网路20137 10380-10386版权2013美国化学学会¹⁶

嵌入alk-GNR还增强合成薄膜的机械属性,即相位分离预测并用抗拉测试和动态机械分析信号显示增强合成薄膜属性可能导致食品包装和轻量级移动气容器的可能应用显示其抑制气体渗透能力时,图9显示表1效果对比

表1各种添加物与聚合物复合物之比较源码:Merck

屏障材料	气体渗透
上传17理工学院号763705等)	80x下降3wt%填充器
Nanoclay18号理工学院号682608等)	14x下降二十八 wt%填充器
HD-GNRs号797766)	千分之0.5 wt%填充器

结论

都行gRRs和alk-GRs多应用程序能力极佳亚博网站下载当前最令人鼓舞的应用是聚合复合件和电极材料供能源存储使用。期望这些小结构随着研究者更容易访问而得到更多关注,其特征得到更广泛的实现。

感知感知

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参考并深入阅读

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