表面共價(jià)納米結(jié)構(gòu)是一類通過表面反應(yīng)直接在表面上構(gòu)建的納米結(jié)構(gòu)。共價(jià)納米結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)單元間以共價(jià)鍵連接,可以有效地促進(jìn)電荷傳輸,因此在分子電子學(xué)、光電子器件、催化和傳感器中具有潛在應(yīng)用。目前采用低成本且簡單的方法來構(gòu)建長程有序、高表面覆蓋度的共價(jià)納米結(jié)構(gòu),依然是納米科技領(lǐng)域的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。通過控制外部條件來調(diào)控反應(yīng)平衡,以席夫堿反應(yīng)為代表的動(dòng)態(tài)共價(jià)反應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)熱力學(xué)穩(wěn)定的共價(jià)納米結(jié)構(gòu)的制備,且制備過程較為簡單。本論文主要以席夫堿反應(yīng)為例,通過設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體和對反應(yīng)條件的調(diào)控,在固液界面上制備了一系列低維共價(jià)納米結(jié)構(gòu),并利用掃描隧道顯微鏡（Scanning Tunneling Microscopy,簡稱STM）結(jié)合理論計(jì)算對表面共價(jià)納米結(jié)構(gòu)形成過程和影響因素進(jìn)行了研究。首先,在辛酸/高定向熱解石墨（Highly Oriented Pyrolytic Graphite,簡稱HOPG）界面上實(shí)現(xiàn)了席夫堿一維聚合物（1DPs）以及共價(jià)鍵和非共價(jià)鍵協(xié)同連接的分級交叉結(jié)構(gòu)的可控制備。研究發(fā)現(xiàn)單體的摩爾比以及單體結(jié)構(gòu)在最終組裝結(jié)構(gòu)的形成中起著至關(guān)重要的作用。通過控制單體的摩爾比,在辛酸/HOPG界... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

不同數(shù)目溴取代的苯基卟啉在Au(111)表面上反應(yīng)所得聚合結(jié)構(gòu)的STM圖像

在超高真空條件下 532℃加熱形成了聚亞苯基超蜂窩網(wǎng)絡(luò)，如圖1-2b 所示。該課題組還發(fā)現(xiàn) CHP 分子在不同基底上發(fā)生烏爾曼反應(yīng)得到的結(jié)構(gòu)是不同的，即單體的擴(kuò)散速率和基底的催化活性對產(chǎn)物具有一定的影響[42]。在Cu(111)基底上形成開放的分支結(jié)構(gòu)，在 Au(111)表面上觀察到分支狀結(jié)構(gòu)以及較小疇區(qū)的緊密排列的網(wǎng)格團(tuán)簇，而在 Ag(111)表面，則形成高度有序且緊密的聚亞苯基網(wǎng)絡(luò)。Lackinger 等研究了 1,3,5-三-(4-溴苯基)苯在石墨(0001)、Cu(111)和 Ag(110)表面上的反應(yīng)情況[43]。通過研究發(fā)現(xiàn)基底對烏爾曼反應(yīng)具有重要的作用。室溫下將 1,3,5-三-(4-溴苯基)苯沉積在 Cu(111)表面上，通過退火至 300℃，在銅原子的催化下，在表面上發(fā)生烏爾曼反應(yīng)形成蜂窩狀的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，如圖 1-2c 所示。在 Ag(110)表面上也觀察到了相似的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，而在石墨(0001)表面上即使通過高溫退火也只能觀察到 1,3,5-三-(4-溴苯基)苯分子間通過鹵素-氫鍵形成的非共價(jià)組裝結(jié)構(gòu)。接著該課題組利用 STM 還研究了在超高真空條件下不同尺寸的三碘代苯分子在 Au(111)表面上的烏爾曼反應(yīng)[44]。較小尺寸的 1,3,5-三碘苯（TIB）單體在室溫下聚合成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)

- 7 -圖 1-3 單體結(jié)構(gòu)以及聚合所得結(jié)構(gòu)的 STM 圖像[54,56,57]a, d, g) 分別為炔烴 1、炔烴 2 和 TEB 的分子結(jié)構(gòu)式；b, e, h) 分別為炔烴 1、炔烴 2 和TEB 在 Au(111)表面上聚合所得結(jié)構(gòu)的 STM 圖像；c, f, i) 分別為炔烴 1、炔烴 2 和 TEB在 Ag(111)表面上聚合所得的 STM 圖像Fig. 1-3 Monomer structure and STM images of the structure obtained by polymerizationa, d, g) Molecular structure of alkyne 1, alkyne 2 and TEB, respectively; b, e, h) STMimages of structures obtained by polymerization of alkyne 1, alkynes 2 and TEB on Au(111)surface, respectively; c, f, i) STM images of structures obtained by polymerization alkyne 1,alkynes 2 and TEB on Ag(111) surface, respectively

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]重氮鹽用于無機(jī)材料的表面改性研究進(jìn)展[J]. 劉志達(dá),唐輝,黃劍,李斌.  化工科技. 2013(03)
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博士論文
[1]硼烯的分子束外延生長及掃描隧道顯微鏡研究[D]. 鐘青.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所) 2017



本文編號：3470201