[發(fā)明專利]一種碳炔薄膜及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610473762.2
• 申請(qǐng)日: 2016-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106117521B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李玉良;賈志宇;劉輝彪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): C08G61/04
• 分類號(hào): C08G61/04;C08J5/18
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別是涉及一種碳炔薄膜及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

碳的同素異形體能夠在不同的結(jié)構(gòu)體系中形成結(jié)構(gòu)獨(dú)特的納米級(jí)原件，例如富勒 烯、碳納米管、石墨烯和碳炔。碳炔作為一種sp雜化碳的一維線性化合物，具有優(yōu)異 的性能，如優(yōu)異的機(jī)械行為、室溫超導(dǎo)、非線性光學(xué)性質(zhì)，和高貯氫能力(K.S. Novoselov,A.K.Geim,I.V.Grigorieva,A.A.Firsov,Science 2004,306,666-669.R.B. Heimann,J.Kleiman,N.M.Salansky,Nature 1983,306,164-167)。1972年，沃爾頓首 次通過(guò)化學(xué)合成的方法將碳炔材料的共軛單元C≡C提高到16個(gè)。近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn) 具有大共軛平面的碳材料的性能與石墨不同，具有一定的金屬特性，表現(xiàn)出高極化和 三階非線性光學(xué)性質(zhì)(F.Diederich,Nature 1994,369,199-207)。2010年，我們首次在 國(guó)際上通過(guò)化學(xué)反應(yīng)合成了石墨炔。石墨炔是一種由sp和sp²雜化形成的單原子層結(jié) 構(gòu)的二維新型的碳的同素異形體(G.X.Li,Y.L.Li,H.B.Liu,Y.B.Guo,Y.J.Li,D.B. Zhu,Chem.Commun.2010,46,3256-3258)，它具有高共軛、電子可調(diào)諧的性能，使其 廣泛的應(yīng)用于氣相分離薄膜、催化、儲(chǔ)能材料和電池的負(fù)極材料(C.S.Huang,S.L. Zhang,H.B.Liu,Y.J.Li,Nano Energy 2015,11,481-489)。如果石墨炔的sp²的苯環(huán)基 團(tuán)被sp²的乙烯基團(tuán)取代，二炔基之間的共軛程度將會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)，因此可以預(yù)期二 維碳炔將具有高的導(dǎo)電性。理論研究表明，這種二維碳炔材料是具有廣闊應(yīng)用前景的 半導(dǎo)體材料(N.Narita,S.Nagai,S.Suzuki,K.Nakao,Phys.Rev.B 1998,58, 11009-11014)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種碳炔薄膜及其制備方法與應(yīng)用。

本發(fā)明提供了一種式I所示聚合物，

所述式I中，n為10-100000。

另外，由式I所示聚合物構(gòu)成的碳炔薄膜，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

所述碳炔薄膜的厚度為200nm-1μm，具體可為200nm、500nm或1μm；

所述碳炔薄膜的電導(dǎo)率分別為1.1×10^-2S/m-1.6×10^-2S/m，具體可為1.1×10^-2S/m、1.4×10^-2S/m或1.6×10^-2S/m。

本發(fā)明提供的制備所述碳炔薄膜的方法，包括如下步驟：以銅片或任意表面覆蓋 有銅薄膜層的基底為基底，將式II所示化合物(也即四炔基乙烯)于溶劑中進(jìn)行 Glaser-Hay偶聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)完畢得到所述碳炔薄膜；

上述制備方法中，所述式II所示化合物與所述基底的質(zhì)量比為1：47-51，具體可 為1:47、1:49、1:51、1:48-50、1:47-49或者1:49-51，優(yōu)選1:50；

所述式II所示化合物與溶劑的用量比為1mg：50-80mL，具體可為1mg：52mL、 1mg：60mL或1mg：77mL。

所述Glaser-Hay偶聯(lián)反應(yīng)步驟中，溫度為80-120℃；優(yōu)選100℃；

時(shí)間為2-4天，優(yōu)選3天。

所述偶聯(lián)反應(yīng)在惰性氣氛中進(jìn)行；

所述惰性氣氛具體為氮?dú)饣驓鍤鈿夥眨?/p>

所述溶劑具體為吡啶。

所述方法還可包括如下步驟：

在所述偶聯(lián)反應(yīng)完畢之后，用丙酮和N,N-二甲基甲酰胺洗滌反應(yīng)后的基底，即在 所述基底上得到純化后的碳炔薄膜。

另外，上述本發(fā)明提供的碳炔薄膜在制備電池、電極材料、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、催化 材料或能源材料中的應(yīng)用，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。