有機(jī)層狀材料的膨脹、剝離及應(yīng)用.pdf

1、有機(jī)二維納米材料具有許多與無(wú)機(jī)或金屬二維納米材料不同的性質(zhì)，如柔性好易裁剪、可低溫加工、無(wú)晶粒間界、電荷陷阱濃度低等，這使得有機(jī)二維納米材料在新型催化劑、能源、信息存儲(chǔ)、光電器件等領(lǐng)域表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景并受到人們的廣泛關(guān)注。但是由于構(gòu)成有機(jī)二維納米材料的分子間作用力多為范德華力和氫鍵作用力等，相對(duì)于金屬和無(wú)機(jī)分子之間的金屬鍵和共價(jià)鍵，這些作用力要弱得多。因此，很多用于制備金屬或無(wú)機(jī)二維納米材料的方法都無(wú)法應(yīng)用于有機(jī)二維納米材料的制備。

2、迄今為止，自組裝法仍然是制備有機(jī)二維納米材料的主要方法，有關(guān)其他制備方法的報(bào)道并不多見(jiàn)，因此研究發(fā)展新的有機(jī)二維納米材料的制備方法、并探索其應(yīng)用有著重要的理論和實(shí)踐意義。
　　 本論文設(shè)計(jì)合成了兩個(gè)不同系列的線型對(duì)苯甲酰胺低聚物分子，以它們?yōu)槟繕?biāo)分子，通過(guò)重結(jié)晶的方法制備出多種有機(jī)層狀材料，探索了通過(guò)剝離有機(jī)層狀材料制備有機(jī)二維納米材料的可能性，為快速大量制備有機(jī)二維納米材料提供了新的方法和思路。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:

3、
　　 1、探討了從分子設(shè)計(jì)出發(fā)調(diào)控分子間作用力的可能性，利用溶液可控縮聚的方法合成出Sn和SnF兩個(gè)系列的對(duì)苯甲酰胺低聚物線型分子，采用質(zhì)譜及核磁共振對(duì)合成的目標(biāo)分了進(jìn)行表征解析。利用重結(jié)晶的方法得到不同對(duì)苯甲酰胺低聚物線型分子的層狀材料，采用小角X射線散射對(duì)層狀材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征分析，初步嘗試用去離子水對(duì)層狀材料進(jìn)行剝離。
　　 2、選取在水中分散狀態(tài)最好的S6分子，通過(guò)重結(jié)晶的方法制備出具有良好片層取向結(jié)構(gòu)

4、的有機(jī)層狀材料。利用去離子水對(duì)S6層狀材料進(jìn)行膨脹，同時(shí)采用小角/廣角X射線散射聯(lián)用檢測(cè)的手段來(lái)跟蹤S6層狀材料在膨脹過(guò)程中晶體結(jié)構(gòu)和片層形貌的變化。結(jié)果表明，通過(guò)與S6分子端基之間的氫鍵相互作用水分子可以輕易進(jìn)入S6層狀材料的片層之間，這種捅層過(guò)程并不會(huì)破壞片層的內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)。而通過(guò)水份揮發(fā)的方法可以使水分子從膨脹的S6層狀材料片層間的空隙中逃逸，水分子的逸出同樣不會(huì)破壞片層內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)，從而使S6層狀材料從膨脹狀態(tài)回復(fù)到初始狀態(tài)。

5、通過(guò)控制S6層狀材料吸入的水份，可以在納米尺度范圍內(nèi)對(duì)S6層狀材料的層間距進(jìn)行調(diào)控。
　　 3、通過(guò)對(duì)S6層狀材料膨脹過(guò)程的研究，證明了S6層狀材料剝離的可能性。以S6層狀材料為前驅(qū)體，通過(guò)簡(jiǎn)單的分散實(shí)現(xiàn)了S6層狀材料在水中的剝離，成功制備出單層S6納米片。首次通過(guò)剝離的方法實(shí)現(xiàn)了有機(jī)二維納米材料的制備，使有機(jī)二維納米材料的制備擺脫了對(duì)模板的依賴(lài)，并且該剝離方法以水為溶液，剝離過(guò)程快速高效并且綠色無(wú)污染，為快速大量制備有機(jī)納米片

6、層材料提供了新的思路和途徑。
　　 4、以S6層狀材料剝離得到的納米片層為填充物，水溶性高分子聚乙烯醇(PVA)為基質(zhì)，通過(guò)簡(jiǎn)單的水溶液混合的方法將S6納米片層均勻地分散在PVA中，經(jīng)過(guò)溶劑揮發(fā)制備出S6/PVA納米復(fù)合材料。經(jīng)過(guò)S6納米片層改性后，PVA的力學(xué)性能明顯上升，當(dāng)S6納米片含量為7 wt％時(shí)，納米復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和楊氏模量較純PVA分別提高了64％和63％。此外，S6納米片對(duì)于納米復(fù)合材料熱穩(wěn)定性的提高也有著積極