新型非金屬含氮材料及其納米結(jié)構(gòu)的化學(xué)合成與性質(zhì)研究.pdf

1、本論文旨在探索一些新型非金屬含氮材料及其納米結(jié)構(gòu)的化學(xué)合成與性質(zhì)。這些目標(biāo)材料包括無(wú)機(jī)非金屬材料(例如碳氮類、磷氮類和硼氮類材料)和有機(jī)高分子材料(例如交聯(lián)聚苯胺)。在廣泛而深入的文獻(xiàn)調(diào)研基礎(chǔ)上，作者創(chuàng)造性地合成了類石墨氮化碳并制備了其管狀結(jié)構(gòu)；另外通過一個(gè)原創(chuàng)性的反應(yīng)在不使用苯胺單體的情況下合成了交聯(lián)聚苯胺，并在更進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究中獲得了三苯胺。所有的目標(biāo)產(chǎn)物都是通過簡(jiǎn)便的一步反應(yīng)合成。具體內(nèi)容簡(jiǎn)要?dú)w納如下：1.通過選擇合適的前驅(qū)物和

2、反應(yīng)條件，首次成功合成了具有優(yōu)良發(fā)光性質(zhì)的類石墨氮化碳。分子前驅(qū)物C3N3Cl3和NaNH2在苯熱中于180-220℃反應(yīng)8-12h即可。在該反應(yīng)中，NaNH2及其衍生物作為強(qiáng)的Lewis堿進(jìn)攻三嗪環(huán)，得到N原子橋連的三嗪環(huán)二維類石墨單層網(wǎng)絡(luò)，該二維網(wǎng)絡(luò)沿c方向堆積最后得到類石墨氮化碳。 《ChemicalPhysicsLetters》的審稿人建議不作任何修改的全文發(fā)表。在此工作基礎(chǔ)上，作者利用無(wú)溶劑路線制備了類石墨氮化碳層狀結(jié)

3、構(gòu)和類富勒烯結(jié)構(gòu)，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在《Carbon》上。作者還將上述方法成功拓展到渦輪層狀氮化硼的低溫合成中。 2.在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，作者成功地將溶劑熱路線推廣到碳氮化合物納米管的制備中。分子前驅(qū)物C3N3Cl3和NaN3在苯熱中于200-220℃反應(yīng)15h即可得到大面積的高含氮量CNX(1＜X＜4/3)納米管，該過程不需要任何催化劑和模板。《ChemicalCommunications》的審稿人對(duì)我們的工作給予了很高的評(píng)價(jià)：

4、“Thispaperreportsasignificantadvanceinthesolution-basedsynthesisofcarbonnitridenanostructures";"ThisisanicenovelmanuscriptthatdescribesthesolvothermalformationofC3N4"。作者還將此方法成功拓展到[(C3N3)2(NH)3]n和H3XP3N5+X(X=0.13)納米管的制備中，

5、對(duì)應(yīng)的前驅(qū)物分別是C3N3Cl3和NH4Cl以及P3N3Cl6和NaNH2。后兩種納米管具有良好的發(fā)光性質(zhì)和熱穩(wěn)定性。 3.通過一個(gè)新穎的化學(xué)反應(yīng)，在不使用苯胺單體的情況下，創(chuàng)造性地合成了交聯(lián)聚苯胺。該方法只需將對(duì)二氯苯和NaNH2在苯熱中于220℃反應(yīng)12h。反應(yīng)歷程被認(rèn)為是芳香親核取代反應(yīng)，其中具有強(qiáng)Lewis堿性的NaNH2及其衍生物作為親核試劑?！禤olymer》的審稿人給予了積極評(píng)價(jià)：“Thismanuscriptpr

6、esentsoriginalsynthesismethodsofPANI.Thesynthesisandcharacterizationpartisallright";"Thesyntheticmethoddevelopedbytheauthorsisdifferentfromtraditionaloneinthatnoanilinemonomerisneeded”。為了進(jìn)一步研究交聯(lián)聚苯胺的形成機(jī)理，作者特別設(shè)計(jì)了幾個(gè)有機(jī)小分子反應(yīng)，