表面共價納米結構是一類通過表面反應直接在表面上構建的納米結構。共價納米結構中結構單元間以共價鍵連接,可以有效地促進電荷傳輸,因此在分子電子學、光電子器件、催化和傳感器中具有潛在應用。目前采用低成本且簡單的方法來構建長程有序、高表面覆蓋度的共價納米結構,依然是納米科技領域的一個重要挑戰(zhàn)。通過控制外部條件來調控反應平衡,以席夫堿反應為代表的動態(tài)共價反應能夠實現(xiàn)熱力學穩(wěn)定的共價納米結構的制備,且制備過程較為簡單。本論文主要以席夫堿反應為例,通過設計不同結構的前驅體和對反應條件的調控,在固液界面上制備了一系列低維共價納米結構,并利用掃描隧道顯微鏡（Scanning Tunneling Microscopy,簡稱STM）結合理論計算對表面共價納米結構形成過程和影響因素進行了研究。首先,在辛酸/高定向熱解石墨（Highly Oriented Pyrolytic Graphite,簡稱HOPG）界面上實現(xiàn)了席夫堿一維聚合物（1DPs）以及共價鍵和非共價鍵協(xié)同連接的分級交叉結構的可控制備。研究發(fā)現(xiàn)單體的摩爾比以及單體結構在最終組裝結構的形成中起著至關重要的作用。通過控制單體的摩爾比,在辛酸/HOPG界... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

不同數(shù)目溴取代的苯基卟啉在Au(111)表面上反應所得聚合結構的STM圖像

在超高真空條件下 532℃加熱形成了聚亞苯基超蜂窩網(wǎng)絡，如圖1-2b 所示。該課題組還發(fā)現(xiàn) CHP 分子在不同基底上發(fā)生烏爾曼反應得到的結構是不同的，即單體的擴散速率和基底的催化活性對產(chǎn)物具有一定的影響[42]。在Cu(111)基底上形成開放的分支結構，在 Au(111)表面上觀察到分支狀結構以及較小疇區(qū)的緊密排列的網(wǎng)格團簇，而在 Ag(111)表面，則形成高度有序且緊密的聚亞苯基網(wǎng)絡。Lackinger 等研究了 1,3,5-三-(4-溴苯基)苯在石墨(0001)、Cu(111)和 Ag(110)表面上的反應情況[43]。通過研究發(fā)現(xiàn)基底對烏爾曼反應具有重要的作用。室溫下將 1,3,5-三-(4-溴苯基)苯沉積在 Cu(111)表面上，通過退火至 300℃，在銅原子的催化下，在表面上發(fā)生烏爾曼反應形成蜂窩狀的網(wǎng)格結構，如圖 1-2c 所示。在 Ag(110)表面上也觀察到了相似的網(wǎng)格結構，而在石墨(0001)表面上即使通過高溫退火也只能觀察到 1,3,5-三-(4-溴苯基)苯分子間通過鹵素-氫鍵形成的非共價組裝結構。接著該課題組利用 STM 還研究了在超高真空條件下不同尺寸的三碘代苯分子在 Au(111)表面上的烏爾曼反應[44]。較小尺寸的 1,3,5-三碘苯（TIB）單體在室溫下聚合成網(wǎng)格結構

- 7 -圖 1-3 單體結構以及聚合所得結構的 STM 圖像[54,56,57]a, d, g) 分別為炔烴 1、炔烴 2 和 TEB 的分子結構式；b, e, h) 分別為炔烴 1、炔烴 2 和TEB 在 Au(111)表面上聚合所得結構的 STM 圖像；c, f, i) 分別為炔烴 1、炔烴 2 和 TEB在 Ag(111)表面上聚合所得的 STM 圖像Fig. 1-3 Monomer structure and STM images of the structure obtained by polymerizationa, d, g) Molecular structure of alkyne 1, alkyne 2 and TEB, respectively; b, e, h) STMimages of structures obtained by polymerization of alkyne 1, alkynes 2 and TEB on Au(111)surface, respectively; c, f, i) STM images of structures obtained by polymerization alkyne 1,alkynes 2 and TEB on Ag(111) surface, respectively

【參考文獻】：
期刊論文
[1]重氮鹽用于無機材料的表面改性研究進展[J]. 劉志達,唐輝,黃劍,李斌.  化工科技. 2013(03)
[2]碳納米管的修飾研究進展[J]. 宮斌,黃據(jù)芹,王懷友.  化學分析計量. 2009(05)
[3]掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡[J]. 夏國鑫.  光學儀器. 1992(04)

博士論文
[1]硼烯的分子束外延生長及掃描隧道顯微鏡研究[D]. 鐘青.中國科學院大學(中國科學院物理研究所) 2017



本文編號：3470201