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具备层间超快电荷转移性质的新型二维聚合物/石墨烯异质结

具备层间超快电荷转移性质的新型二维聚合物/石墨烯异质结

分类:
行业资讯
作者:
来源:
发布时间:
2021/05/07 10:20
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近年来,借助空气/水界面限域合成大面积、自支撑、单层或少层晶态二维聚合物得到了快速发展,也为基于二维高分子的范德华异质结的合成研究奠定了基础。在前期工作的基础上,来自德累斯顿工业大学的冯新亮、董人豪研究团队与乌尔姆大学、亥姆霍茲德累斯顿研究中心等合作通过Langmuir–Blodgett(LB)技术在空气/水界面合成二维聚酰亚胺单层膜和并通过范德华相互作用一步组装制备二维聚酰亚胺/石墨烯基有机/无机杂合异质结材料。该异质结的合成是通过水下相分散的石墨烯纳米片与水表面的二维聚酰亚胺发生范德华作用从而层层自堆叠实现。异质结厚度可通过石墨烯的分散浓度和反应时间进行调节。在这项工作中,作者通过掠角X射线衍射(GIWAXS)和高分辨电子显微镜确认二维聚酰亚胺和石墨烯共面堆叠。相关化学组成通过XPS、FTIR和Raman光谱进行了系统表征。飞秒瞬态吸收光谱(TA)表明二维聚酰亚胺/石墨烯异质结在质子化后发生超快层间电荷转移(约60 fs),该性质可与目前已报道的无机二维材料基范德华异质结材料相媲美。这种快速的层间电子耦合起因于质子化二维聚合物和石墨烯之间的较强的阳离子-π相互作用。该工作为二维聚合物单层膜及其范德华异质结的合成提供了一种有效的策略,发现了由界面耦合引起的独特电荷转移特性,为二维聚合物基范德华异质结的发展和光电功能研究打下了基础。

Fig. 1. Bottom: A general but reliable on-water synthesis and assembly strategy toward the preparation of 2D polyimide (2DPI)-graphene (G) van der Waals heterostructures (vdWHs) on the water surface is demonstrated. Top: femtosecond transient absorption spectroscopy reveals an ultra-fast interlayer charge transfer (~60 fs) after protonation in the heterostructure, which is among the fastest reports of vdWHs.

 

相关工作发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上。刘珂君博士为文章第一作者,董人豪博士和冯新亮教授为通讯作者。

文章来源:X-MOL资讯

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