石墨烯納米帶（Graphene Nanoribbons,GNRs）,即寬度尺寸在納米級(jí)別且具有高長(zhǎng)徑比的條帶狀石墨烯納米片（長(zhǎng)度與寬度的比值>10）。尺寸效應(yīng)賦予了GNRs特定的帶隙,并且其帶隙可以通過調(diào)節(jié)其化學(xué)組成、寬度和邊緣結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)控。同時(shí),GNRs作為碳材料家族的新成員,也兼具了碳材料的共性,比如具有高比表面積、高機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。這些特性使得GNRs在光學(xué)、電子學(xué)、磁學(xué)、量子物理學(xué)及生命科學(xué)等領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。然而,GNRs具有較大的π平面共軛結(jié)構(gòu),在溶液中發(fā)生嚴(yán)重的聚集,導(dǎo)致其基礎(chǔ)性質(zhì)研究和器件制備工藝都發(fā)展十分緩慢。因此,采用具有不同結(jié)構(gòu)及功能的基團(tuán)對(duì)結(jié)構(gòu)精確的GNRs進(jìn)行功能化修飾賦予其良好的液相分散性對(duì)探索其基本性質(zhì)、研究其超分子自組裝行為及拓展其潛在應(yīng)用具有重大意義。針對(duì)上述問題,本論文設(shè)計(jì)并合成了一系列樹枝狀聚合物、線性聚合物、剛性大基團(tuán)修飾的GNRs,并對(duì)它們的溶液分散性、光學(xué)性質(zhì)及潛在應(yīng)用進(jìn)行了初步探索。具體研究?jī)?nèi)容如下:1)采用不同代數(shù)的末端含有羥基的苯醚型樹枝狀聚合物對(duì)邊緣含有羧基的寬度為1.7 nm,長(zhǎng)度為30 nm的“armchair”型GN...

【文章頁(yè)數(shù)】：209 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 石墨烯納米帶(GNRs)概述
    1.2 石墨烯納米帶的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
    1.3 石墨烯納米帶的制備方法
        1.3.1 自上而下法
        1.3.2 自下而上法
    1.4 GNRs的后修飾
    1.5 石墨烯納米帶的應(yīng)用進(jìn)展
        1.5.1 GNRs在電子器件領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.5.2 GNRs在磁學(xué)領(lǐng)域及量子物理領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.5.3 GNRs在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.5.4 GNRs在催化領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.5.5 GNRs在其他領(lǐng)域的應(yīng)用
    1.6 本論文的選題依據(jù)及研究?jī)?nèi)容
        1.6.1 選題依據(jù)
        1.6.2 研究?jī)?nèi)容
    1.7 參考文獻(xiàn)
第二章 樹枝狀聚合物功能化的石墨烯納米帶的合成及其自組裝行為
    2.1 引言
    2.2 GNR-Dendron的合成路線
    2.3 實(shí)驗(yàn)部分
        2.3.1 試劑藥品
        2.3.2 儀器及表征
        2.3.3 羧基功能化的GNRs及羥基功能化的苯醚型樹枝狀聚合物的合成及表征
        2.3.4 GNR-Dendron合成
    2.4 結(jié)果與討論
        2.4.1 GNR-Dendron的合成
        2.4.2 UV-Vis光譜分析
        2.4.3 GNR-Dendron的分散性
        2.4.4 GNR-Dendron自組裝行為
        2.4.5 耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬GNR-Dendron的自組裝行為
        2.4.6 相關(guān)計(jì)算
        2.4.7 GNR-Dendron組裝體的光生載流子傳導(dǎo)行為
    2.5 本章小結(jié)
    2.6 參考文獻(xiàn)
第三章 水相分散石墨烯納米帶的合成及其在光熱治療領(lǐng)域的潛在應(yīng)用
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)路線
    3.3 實(shí)驗(yàn)部分
        3.3.1 試劑藥品
        3.3.2 儀器及表征
        3.3.3 羧基功能化的GNRs及羥基聚醚樹枝狀聚合物(DPE-OH)的合成及表征
        3.3.4 可水相分散的GNRs(GNR-DPE、GNR-單糖、GNR-PEO)的合成
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 GNR-DPE的合成
        3.4.2 GNR-單糖(GNR-gal和 GNR-man)的合成
        3.4.3 GNR-PEO的合成
        3.4.4 GNR-DPE、GNR-gal、GNR-man和 GNR-PEO在水相的分散性
        3.4.5 GNR-DPE、GNR-gal、GNR-man和 GNR-PEO的紫外-可見光譜分析
        3.4.6 GNR-DPE、GNR-gal、GNR-man和 GNR-PEO的光熱轉(zhuǎn)換性能測(cè)試
        3.4.7 GNR-DPE、GNR-gal、GNR-man和 GNR-PEO的細(xì)胞毒性測(cè)試
        3.4.8 GNR-gal、GNR-man和 GNR-PEO的光熱細(xì)胞殺傷能力測(cè)試
        3.4.9 GNR-gal、GNR-man和 GNR-PEO的活體光熱成像性能測(cè)試
    3.5 本章小結(jié)
    3.6 參考文獻(xiàn)
第四章 單根分散的石墨烯納米帶的液相合成及其光學(xué)性能初探
    4.1 前言
    4.2 實(shí)驗(yàn)路線
    4.3 實(shí)驗(yàn)部分
        4.3.1 試劑藥品
        4.3.2 儀器及表征
        4.3.3 聚合單體(C78-AHM)的合成及表征
        4.3.4 聚苯撐結(jié)構(gòu)(PP-AHM)的合成
        4.3.5 剛性大基團(tuán)功能化的石墨烯納米帶的合成
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 GNR-AHM-1、GNR-AHM-2 的表征
        4.4.2 GNR-AHM的分散性
        4.4.3 GNR-AHM的紫外及熒光光譜分析
        4.4.4 GNR-AHM-1和GNR-AHM-2 的瞬態(tài)光譜性質(zhì)
    4.5 邊緣含活性基團(tuán)的單根分散石墨烯納米帶的合成和溶液性質(zhì)
        4.5.1 聚合單體(C78-AHM-ME)和(C78-AHM-DE)的合成及表征
        4.5.2 GNR-AHM-ME和 GNR-AHM-DE的合成
        4.5.3 GNR-AHM-DE的溶液性質(zhì)
    4.6 本章小結(jié)
    4.7 參考文獻(xiàn)
第五章 全文總結(jié)與展望
附錄:星形聚合物可控自組裝
    1.前言
    2.參考文獻(xiàn)
附錄Ⅰ 雙響應(yīng)雜臂ABC星形聚合物的多維自組裝研究
    Ⅰ.1 引言
    Ⅰ.2 分子設(shè)計(jì)
    Ⅰ.3 實(shí)驗(yàn)部分
        Ⅰ.3.1 試劑藥品
        Ⅰ.3.2 小分子引發(fā)劑SMI的合成
        Ⅰ.3.3 大分子鏈轉(zhuǎn)移劑PCL-CTA的合成
        Ⅰ.3.4 PCL-b-PNIPAM(Macro-Br)的合成
        Ⅰ.3.5 μ-CID的合成
        Ⅰ.3.6 μ-CID在 THF/甲醇混合溶劑中的自組裝
        Ⅰ.3.7 納米片的刺激響應(yīng)形態(tài)轉(zhuǎn)變
        Ⅰ.3.8 表征
    Ⅰ.4 結(jié)果與討論
        Ⅰ.4.1 小分子引發(fā)劑(SMI)的合成
        Ⅰ.4.2 PCL-CTA、macro-Br和 μ-CID的合成與表征
        Ⅰ.4.3 μ-CID在選擇性溶劑中的2D自組裝
        Ⅰ.4.4 納米片的刺激響應(yīng)形態(tài)轉(zhuǎn)變
    Ⅰ.5 本章小結(jié)
    Ⅰ.6 參考文獻(xiàn)
附錄Ⅱ 兩親性PCL-b-PEO修飾的金納米粒子在水相中的結(jié)晶驅(qū)動(dòng)二維自組裝
    Ⅱ.1 引言
    Ⅱ.2 實(shí)驗(yàn)方案
    Ⅱ.3 實(shí)驗(yàn)部分
        Ⅱ.3.1 試劑藥品
        Ⅱ.3.2 PEO₄₅-b-PCL_n的合成
        Ⅱ.3.3 PEO₄₅-b-PCL_n-TE的合成
        Ⅱ.3.4 AuNPs的制備及表面修飾
        Ⅱ.3.5 AuNP-n的溶液自組裝
        Ⅱ.3.6 儀器及表征
    Ⅱ.4 結(jié)果與討論
        Ⅱ.4.1 PEO₄₅-b-PCL_n的合成
        Ⅱ.4.2 TE-PCL_n-b-PEO₄₅ 的合成
        Ⅱ.4.3 AuNPs的合成和表征
        Ⅱ.4.4 AuNPs的表面修飾及表征
        Ⅱ.4.5 AuNP-n的溶液自組裝行為
    Ⅱ.5 本章小結(jié)
    Ⅱ.6 參考文獻(xiàn)
附錄Ⅲ 本論文中合成產(chǎn)物的核磁譜圖和質(zhì)譜譜圖
攻讀博士學(xué)位期間學(xué)術(shù)論文發(fā)表或錄用情況
致謝



本文編號(hào)：4043505