日前，從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)杜平武教授課題組利用一種新策略，首次構(gòu)建出鋸齒型碳納米管片段。
三種類型的單壁碳納米管
碳納米管是一種納米材料，重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，組成碳納米管的C=C共價鍵是自然界中最穩(wěn)定的化學(xué)鍵之一，但是合成長度和尺寸單一的碳納米管是合成化學(xué)和材料化學(xué)的一個重要挑戰(zhàn)。
從精確結(jié)構(gòu)控制的角度考慮，利用自下而上的方法是控制制備碳納米管的理想策略之一，可以作為制備碳納米管的理想前體或模板。然而，對于碳納米管的另一主要類型——鋸齒型碳納米管的前體或模板的研究卻十分有限。合理設(shè)計構(gòu)建碳納米管片段，可作為制備超純碳納米管的理想前體或模板，對其骨架進(jìn)行π-共軛延伸，可望得到結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上接近碳納米管的新型功能材料。
研究組基于前期工作，通過過渡金屬鈀、鎳等催化的偶聯(lián)反應(yīng)連接彎曲稠環(huán)共軛片段前體，成功合成了以兩個石墨烯單元為封端“帽子”的鋸齒型碳納米管彎曲共軛片段，首次提出了縱向切割碳納米管構(gòu)建基元的策略。結(jié)合理論模擬計算，研究了其與富勒烯C70之間選擇性超分子相互作用，發(fā)現(xiàn)其與C70之間存在1∶1的選擇性結(jié)合現(xiàn)象。
這種通過三個彎曲型分子連接兩個石墨烯單元方法可直接得到納米籠狀結(jié)構(gòu)，為構(gòu)建封端鋸齒型碳納米管提供了新思路。該研究成果日前發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上。
--科技日報--