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1、石墨炔超能力媲美石墨烯,专业：无机化学 姓名：刘楠楠 学号：20160623,研究简史,理化性质,展望,制备方法,应用领域,主要内容,1968 年,2010年,2014年,Baughman 通过计算认为石墨炔结构可稳定存在，国际上的著名功能分子和高分子研究组都开始了相关的研究，但是并没有获得成功。,直至 2010 年，李玉良课题组在石墨炔的制备方面取得了重要突破，成功地在铜片表面上通过化学方法合成了大面( 3.61cm2) 具有二维结构的高分子石墨炔薄膜。,研究人员发现，石墨炔薄膜是一类性能优良的锂离子电池负极材料。,2015年,研究人员将石墨炔掺杂进杂化钙钛矿器件的电子传输层，有效地提高了电
2、子传输层的电导，进而提升了钙钛矿电池的器件性能；围绕石墨炔的电容器性能开展研究时，发现其具有优异的电容器性能，电容也远高于其他碳材料,研究简史,结构,二维碳石墨炔结构模型,高分子石墨炔薄膜,大面积石墨炔薄膜,理化性质,物理性质,化学性质,石墨炔是由1,3-二炔键将苯环共轭连接形成二维平面网络结构的全碳分子，具有丰富的碳化学键，大的共轭体系、宽面间距、优良的化学稳定性和半导体性能。石墨炔单晶薄膜具有较高的有序度和较低的缺陷，薄膜电导率为：103-104 S m-1。,TiO2(001)-GD复合物的电子结构、电荷分离和氧化能力都优于纯TiO2(001)和TiO2(001)-GR复合物，通过实验验
3、证了理论计算结果，在光催化降解亚甲基蓝的实验中TiO2(001)-GD的降解反应速率常数是纯TiO2(001)的1.63倍，TiO2(001)-GR的1.27倍。,利用六炔基苯（C18H6）在铜片的催化作用下发生偶联反应。 在这一过程中铜箔不仅作为交叉偶联反应的催化剂、生长基底，而且为石墨炔薄膜的生长所需的定向聚合提供了大的平面基底。,制备方法,宏量制备高纯度石墨炔,1.金属催化的交叉偶联反应,2.炔烃复分解,3.模板合成,利用阳极氧化铝模板在铜箔催化下制备石墨二炔纳米管( GDNTs) 阵列,电子传输 催化还原,电池负极材料 滤除氯化钠,量子点电池缓冲层 氮掺杂石墨炔,钙钛矿电池 储锂材料,
4、应用领域,钙钛矿电池,石墨炔与P3HT进行复合作为修饰材料构筑的钙钛矿太阳能电池，能显著提高空穴传输性能，基于这种复合空穴传输层的钙钛矿电池光电转换效率提高了20%，实现14.58%的高效率。,储锂材料,石墨炔储锂理论容量达744mAhg-1，多层石墨炔理论容量可达1117mAhg1（1589mAhcm3），且其独特的结构更有利于锂离子在面内和面外的扩散和传输，这样赋予其非常好的倍率性能。 石墨炔均一的孔径结构、优良的电子导电性和化学稳定性赋予石墨炔较高的容量，优异的倍率性能和循环寿命等方面优良的电化学性能。,一炔到五炔的几何构型,电池负极材料,由于石墨炔具有sp和sp2的二维三角空隙、大表面
5、积、电解质离子快速扩散等特性，基于石墨炔的锂离子电池也具有优良的倍率性能、大功率、大电流、长效的循环稳定性等特点，并具有优良的稳定性。若在2Ag-1的电流密度下，经历1000次循环之后，其比容量依然高达420 mAhg-1，这是绝大多数锂离子负极材料所不具备的优势。,滤除氯化钠,石墨炔可滤除海水中的氯化钠达99.7%。,石墨炔掺杂进杂化钙钛矿器件的电子传输层，能有效提高电子传输层的电导，进而提升钙钛矿电池的器件性能掺杂PCBM能提升电子传输。,石墨炔作为量子点太阳能电池的缓冲层，可大大提高PbS量子点太阳能电池的效率并可显著降低功函，高效促进量子点太阳能电池空穴输运的能力，显著提高量子点太阳能
6、电池光电转换效率和稳定性。,石墨炔负载金属钯可高效催化还原4-硝基苯酚，还原速率（0.322 min-1）分别是Pd-碳纳米管、Pd-氧化石墨烯和商用Pd碳的40倍、11倍和5倍；氮掺杂石墨炔具有非常优异的氧还原催化活性，独特光催化、电化学催化及催化性能。,应用领域,电子传输,催化还原,钙量子点电池缓冲层,在石墨二炔上等电子掺杂N原子可以稳定构象，改善带隙。N掺杂石墨炔可以充当优良的氧化还原反应的无金属电催化剂。N掺杂石墨炔具有优越的氧化还原电催化性能，其电催化活性可与用于碱性燃料电池氧化还原的商业 Pt/C催化剂相比。在这种介质中，N 掺杂石墨炔比 Pt/C 催化剂具有更好的稳定性和对交叉效应的耐受性。,氮掺杂石墨炔,展望,理论和实验都已经证明，石墨炔在电子、微电子、半导体、各类分离膜，储能材料和锂离子电池负极材料等方面具有重要和潜在的应用前景。石墨炔在许多领域表现出非常奇特的性质和性能，有可能发展成为未来高技术领域的关键材料。,但是，对石墨炔基材料的应用研究正处于起步阶段，迄今为止在理论预测的石墨炔家族中，也仅仅只有石墨二炔被成功合成，并且性质以及功能化方面等研究刚刚开始，因此该领域有许多重要挑战和机遇，以及重大科学问题需要去解决，具有广阔的研究空间。,THANKS,
