一種新型碳二維平面晶體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種新型碳二維平面晶體及其制備方法，該晶體由sp2態(tài)碳原子的平面四元環(huán)和平面六元環(huán)組成，六元環(huán)的不相鄰的三條邊分別與一個(gè)四元環(huán)共享，其余三條邊為單獨(dú)占有；四元環(huán)的一組對(duì)邊分別與一個(gè)六元環(huán)共享，另外的一組對(duì)邊為單獨(dú)占有。晶體的平面結(jié)構(gòu)中，組成該晶體的碳的成鍵原子軌道是略微變形的sp2雜化軌道，形成平面共軛大π鍵結(jié)構(gòu)；每個(gè)碳原子通過(guò)sp2雜化軌道的3個(gè)σ?鍵與3個(gè)碳原子成鍵，平面邊沿的碳原子的2個(gè)σ?鍵與2個(gè)碳原子相聯(lián)，指向平面外的一個(gè)σ?鍵與氫原子或其它單鍵的原子或原子團(tuán)連接。該晶體有望在半導(dǎo)體、電子器件、生命科學(xué)和醫(yī)藥材料等諸多領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價(jià)值，預(yù)計(jì)可以帶來(lái)很高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說(shuō)明】
一種新型碳二維平面晶體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及新材料領(lǐng)域，尤其涉及碳素材料，具體涉及一種新型碳二維平面晶體 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳素材料是材料領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，從上世紀(jì)末到本世紀(jì)，市場(chǎng)上不斷涌現(xiàn)出 新型碳同素異形體和碳素新材料。20世紀(jì)80年代以前，人們知道的碳的同素異形體只有石 墨、金剛石和無(wú)定形碳3種，20世紀(jì)80年代后接連發(fā)現(xiàn)了新的碳的同素異形體：富勒烯(碳 60, C6Q)和碳納米管。特別是2004年發(fā)現(xiàn)的石墨稀(Graphene)是一種碳元素的二維平面晶 體，打破了傳統(tǒng)物理學(xué)的概念，形成了科學(xué)上新的理論和技術(shù)。石墨烯是一種有許多奇異性 質(zhì)的新材料，引發(fā)了物理和化學(xué)理論的發(fā)展，也引發(fā)了材料科學(xué)的革命性變革。石墨烯是人 們發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)碳的二維平面晶體，會(huì)不會(huì)還有其它結(jié)構(gòu)不同的碳的二維平面晶體存在？ 這是一個(gè)非常重要的科學(xué)理論問(wèn)題，也有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。發(fā)明人在石墨烯材料的研 究中發(fā)現(xiàn)了碳元素的一類新型二維平面晶體，由碳的平面六元環(huán)和四元環(huán)組成，可能有不 止一種晶型，本發(fā)明列舉的只是其中一種晶型。該晶體在半導(dǎo)體、電子器件、生命科學(xué)和醫(yī) 學(xué)材料等諸多領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價(jià)值，預(yù)計(jì)可以帶來(lái)很高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[0003] 發(fā)明人檢索到一篇新型二維層狀碳材料的專利： 申請(qǐng)?zhí)枺?01410200817.3;
【申請(qǐng)人】:上海交通大學(xué)；發(fā)明名稱：一種新型二維層狀碳材 料;摘要:本發(fā)明涉及一種新型二維層狀碳材料，該材料為石墨烯片層中產(chǎn)生一定數(shù)目碳空 位后形成的所有二維層狀結(jié)構(gòu)。碳原子在平面內(nèi)形成六元環(huán)以及其它數(shù)目的原子環(huán)相連 的排列樣式，從而構(gòu)成一種具有奇特結(jié)構(gòu)和優(yōu)異力學(xué)、電學(xué)性質(zhì)的材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比， 本發(fā)明采用操作簡(jiǎn)單、成本低、計(jì)算準(zhǔn)確、應(yīng)用廣泛且重復(fù)性好的第一性原理計(jì)算方法，從 原子尺度給出這種新型二維層狀碳材料的結(jié)構(gòu)。該材料在未來(lái)可作為潛在的新一代電子 元件或晶體管的候選材料，具有重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值和研究意義。
[0004] 上述專利用材料設(shè)計(jì)軟件在石墨烯的晶體結(jié)構(gòu)中挖出一些規(guī)則或不規(guī)則的殘缺， 如此設(shè)計(jì)出的石墨烯晶體。在實(shí)施例中該專利提供的所有二維層狀碳材料樣品都是用材料 設(shè)計(jì)軟件Materials Studio畫出來(lái)的，并沒有真實(shí)合成出來(lái)，也沒給出合成方法，更沒有具 體的表征。如該專利實(shí)施具體方式中提到：" [0038]本發(fā)明中涉及的一種新型二維層狀碳 材料的結(jié)構(gòu)采用Materials Studio軟件中自帶的CASTEP模塊對(duì)手動(dòng)搭建的模型進(jìn)行結(jié)構(gòu) 優(yōu)化后獲得。"。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種新型碳二維平面晶體，即4-6碳烯二維平面晶體(發(fā) 明人命名），并表征其基本的結(jié)構(gòu)單元、平面結(jié)構(gòu)和平面參數(shù)。
[0006] 本發(fā)明另外一個(gè)目的是公開該新型碳二維平面晶體的制備方法。
[0007] 本發(fā)明的第一個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的： 本發(fā)明公開的新型碳二維平面晶體(4-6碳烯二維平面晶體），其基本結(jié)構(gòu)單元由sp2態(tài) 碳原子的平面四元環(huán)和平面六元環(huán)組成，平面四元環(huán)和平面六元環(huán)的邊長(zhǎng)相近，邊長(zhǎng)約為 0.148~0.152 納米；
新型碳二維平面晶體，其平面結(jié)構(gòu)中，平面六元環(huán)不相鄰的三條邊分別與一個(gè)平面四 元環(huán)共享，其余三條邊為單獨(dú)占有;平面四元環(huán)中的一組對(duì)邊分別與一個(gè)平面六元環(huán)共享， 另外的一組對(duì)邊為單獨(dú)占有。
[0008] 所述的矩形二維平面晶體的四條邊有兩種不同的結(jié)構(gòu)，一種邊的凹槽由突起的六 元環(huán)-四元環(huán)-六元環(huán)隔離，另一種邊的凹槽由突起的六元環(huán)隔離。
[0009] 新型碳二維平面晶體，其平面結(jié)構(gòu)中，該晶體的內(nèi)部包括相間分布的正十二邊形 的空洞，空洞的直徑約為〇. 536納米(5.36A)。
[0010] 新型碳二維平面晶體，其平面結(jié)構(gòu)中，組成該晶體的碳的成鍵原子軌道是略微變 形的sp2雜化軌道，形成共輒的大η鍵結(jié)構(gòu);每個(gè)碳原子通過(guò)sp 2雜化軌道的3個(gè)σ-鍵與3個(gè)碳 原子連接，平面邊沿的碳原子的2個(gè)鍵與2個(gè)碳原子相聯(lián)，指向平面外的一個(gè)鍵與氫原 子或其它單鍵的原子或原子團(tuán)連接。
[0011] 新型碳二維平面晶體，除平面形態(tài)外，還可以為曲面狀、波浪狀、筒狀和球狀。
[0012] 本發(fā)明的另外一個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的： 新型碳二維平面晶體的制備方法，包括以下步驟： (1) 把經(jīng)過(guò)拋光和清潔處理后的銅箱放入微反應(yīng)器的U型石英管內(nèi)，作為制備晶體薄膜 的基片； (2) 開啟真空栗，抽真空5分鐘，至負(fù)壓為-0.1 mPa，再通氮?dú)庵脸海?(3) 開啟溫控電源，設(shè)置加溫程序，開啟加熱電源，升溫至300°0 800°C; (4) 以惰性氣體為載氣，將苯蒸汽帶入微反應(yīng)器的U型石英管內(nèi)，通過(guò)水浴溫度控制苯 的蒸汽壓，通過(guò)載氣量控制帶入微反應(yīng)器的苯蒸汽的量； (5) 在微反應(yīng)器的U型石英管內(nèi)苯蒸汽分解成裸碳苯環(huán)自由基和氫，裸碳苯環(huán)自由基以 共輒π鍵相結(jié)合，在銅箱上沉積成晶體薄膜，同時(shí)在石英玻璃管內(nèi)壁也有晶體薄膜生成； (6) 反應(yīng)時(shí)間視反應(yīng)溫度和U型石英管和銅箱的面積而定，反應(yīng)3到5分鐘得到單層晶 體，每層厚度約為0.34納米;時(shí)間越長(zhǎng)，生成的晶體薄膜的層數(shù)越多； (7) 待反應(yīng)完畢，溫度降至室溫，取出銅箱，用化學(xué)分散溶劑分離和轉(zhuǎn)移晶體薄膜;在U 型石英管內(nèi)加入化學(xué)分散溶劑，管壁上的晶體薄膜與管壁分離，懸浮在化學(xué)分散溶劑中；以 上兩種方式分離得到的晶體薄膜都是新型碳二維平面晶體薄膜。
[0013]步驟(7)所述的化學(xué)分散溶劑為N，N-二甲基甲酰胺。
[0014]本發(fā)明公開的新型碳二維平面晶體(4-6碳烯二維平面晶體)的化學(xué)原理和化學(xué)反 應(yīng)如下： (1)苯分子在適當(dāng)?shù)臏囟?、壓力、氣氛環(huán)境、催化劑等條件下分解成裸碳苯環(huán)自由基和 氫：
兩個(gè)裸碳苯環(huán)自由基以共輒鍵相互結(jié)合，形成以下結(jié)構(gòu)的新型碳二維平面晶體的分 子片段：
裸碳苯環(huán)自由基繼續(xù)與新型碳二維平面晶體的分子片段(4-6碳烯二維平面晶體)以共 輒η鍵結(jié)合，新型碳二維平面晶體的分子片段不斷擴(kuò)大，最終形成面積較大的新型碳二維平 面晶體。
[0015] 與現(xiàn)有的碳的二維晶體石墨烯相比，本發(fā)明的積極效果是： 1、發(fā)明人在石墨烯材料的研究中發(fā)現(xiàn)了碳元素的一類新型二維平面晶體，由碳的平面 六元環(huán)和四元環(huán)組成，碳的成鍵原子軌道是略微變形的sp2雜化軌道，形成共輒大31鍵結(jié)構(gòu)。 新型碳二維平面晶體與石墨烯的結(jié)構(gòu)不同，因而具有不同的性質(zhì)。例如，新型碳平面晶體中 有較大的孔洞，因而有比石墨烯更小的密度，和更大的比表面。新型碳平面晶體的電子導(dǎo)帶 和禁帶能級(jí)與石墨烯不同，因而有希望作為石墨烯的參雜物質(zhì)，制造二極管和三級(jí)管。新型 碳二維平面晶體的穩(wěn)定性雖不如石墨烯，但因此會(huì)有比石墨烯更活潑的化學(xué)性質(zhì)，在化學(xué) 和生物學(xué)中得到應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1新型碳二維平面晶體的結(jié)構(gòu)單元和分子片段圖； 圖2新型碳二維平面晶體結(jié)構(gòu)圖； 圖3制備新型碳二維平面晶體的微反應(yīng)器裝置圖； 圖4銅箱上晶體薄膜的SEM結(jié)構(gòu)圖； 圖5石英管壁上的晶體薄膜的SEM結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為更好地說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和實(shí)質(zhì)，下面用實(shí)施例的形式提供新型碳二維平面晶 體的結(jié)構(gòu)以及該晶體的制備方法，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的所 有可能的制備方法。
[0018] 實(shí)施例1 本發(fā)明公開的新型碳二維平面晶體(4-6碳烯二維平面晶體），其基本結(jié)構(gòu)單元由sp2態(tài) 碳原子的平面四元環(huán)和平面六元環(huán)組成，平面四元環(huán)和平面六元環(huán)的邊長(zhǎng)相近，邊長(zhǎng)為 0.148~0.152 納米；
新型碳二維平面晶體，其平面結(jié)構(gòu)中，平面六元環(huán)不相鄰的三條邊分別與一個(gè)平面四 元環(huán)共享，其余三條邊為單獨(dú)占有;平面四元環(huán)中的一組對(duì)邊分別與一個(gè)平面六元環(huán)共享， 另外的一組對(duì)邊為單獨(dú)占有。
[0019] 所述的矩形二維平面晶體的四條邊有兩種不同的結(jié)構(gòu)，一種邊的凹槽由突起的六 元環(huán)-四元環(huán)-六元環(huán)隔離，另一種邊的凹槽由突起的六元環(huán)隔離。
[0020] 新型碳二維平面晶體，其平面結(jié)構(gòu)中，該晶體的內(nèi)部包括相間分布的正十二邊形 的空洞，空洞的直徑約為〇. 536納米(5.36A)。
[0021] 新型碳二維平面晶體，其平面結(jié)構(gòu)中，組成該晶體的碳的成鍵原子軌道是略微變 形的sp2雜化軌道，形成共輒的大π鍵結(jié)構(gòu);每個(gè)碳原子通過(guò)sp 2雜化軌道的3個(gè)〇-鍵與3個(gè)碳 原子連接，平面邊沿的碳原子的2個(gè)鍵與2個(gè)碳原子相聯(lián)，指向平面外的一個(gè)鍵與氫原 子或其它單鍵的原子或原子團(tuán)連接。
[0022] 新型碳二維平面晶體，除平面形態(tài)外，還可以為曲面狀、波浪狀、筒狀和球狀。
[0023] 實(shí)施例2 本實(shí)施例使用ΡΧ200微型催化劑表征系統(tǒng)(天津鵬翔科技有限公司制造），實(shí)驗(yàn)裝置如 圖3所示，使用高純二氧化碳為載氣，高純苯(>99.5%)為原料，20微米厚的高純銅箱為基片， 化學(xué)分散劑為Ν，Ν-二甲基甲酰胺。具體制備過(guò)程如下： 新型碳二維平面晶體的制備方法，包括以下步驟： (1) 把經(jīng)過(guò)拋光和清潔處理后的銅箱放入微反應(yīng)器的U型石英管內(nèi)，作為制備晶體薄膜 的基片； (2) 開啟真空栗，抽真空5分鐘，至負(fù)壓為-0.1 mPa，再通氮?dú)庵脸海?(3) 開啟溫控電源，設(shè)置加溫程序，開啟加熱電源，升溫至600°C; (4) 以二氧化碳為載氣，將苯蒸汽帶入微反應(yīng)器的U型石英管內(nèi)，通過(guò)水浴溫度控制苯 的蒸汽壓，通過(guò)載氣量控制帶入微反應(yīng)器的苯蒸汽的量； (5) 在微反應(yīng)器的U型石英管內(nèi)苯蒸汽分解成裸碳苯環(huán)自由基和氫，裸碳苯環(huán)自由基以 共輒π鍵相結(jié)合，在銅箱上沉積成晶體薄膜，同時(shí)在石英玻璃管內(nèi)壁也有晶體薄膜生成； (6) 在600°C和0 mPa(常壓）的二氧化碳環(huán)境下反應(yīng)50分鐘； (7) 待反應(yīng)完畢，溫度降至室溫，取出銅箱，用化學(xué)分散溶劑(N，N-二甲基甲酰胺)分離 和轉(zhuǎn)移晶體薄膜;在U型石英管內(nèi)加入化學(xué)分散溶劑，管壁上的晶體薄膜與管壁分離，懸浮 在化學(xué)分散溶劑中；以上兩種方式分離得到的晶體薄膜都是新型碳二維平面晶體薄膜。薄 膜為多層的透明晶體結(jié)構(gòu)，厚度約為50納米。
[0024]實(shí)施例1制備得到的新型碳二維平面晶體，其晶體結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。圖4是銅箱上 剝離的晶體薄膜的掃描電子顯微鏡(SEM)圖，圖5是石英管壁上剝離的晶體薄膜的掃描電子 顯微鏡(SEM)圖。
[0025] 實(shí)施例3 本實(shí)施例使用PX200微型催化劑表征系統(tǒng)(天津鵬翔科技有限公司制造），實(shí)驗(yàn)裝置如 圖3所示，使用高純氮?dú)鉃檩d氣，高純苯(>99.5%)為原料，20微米厚的高純銅箱為基片，化學(xué) 分散劑為N，N-二甲基甲酰胺。具體制備過(guò)程如下： 新型碳二維平面晶體的制備方法，包括以下步驟： (1) 把拋光和清潔后的銅箱放入微反應(yīng)器的U型石英管內(nèi)，制備晶體薄膜的基片； (2) 開啟真空栗，抽真空5分鐘，至負(fù)壓-0.1 mPa，再通氮?dú)庵脸海?(3) 開啟溫控電源，設(shè)置加溫程序，開啟加熱電源，升溫至500°C; (4) 以氮?dú)鉃檩d氣，將苯蒸汽帶入微反應(yīng)器的U型石英管，通過(guò)水浴溫度控制苯的蒸汽 壓，通過(guò)載氣量控制帶入微反應(yīng)器的苯蒸汽的量； (5) 在微反應(yīng)器的U型石英管內(nèi)苯蒸汽分解成裸碳苯環(huán)自由基和氫，裸碳苯環(huán)自由基以 共輒π鍵相結(jié)合，在銅箱上沉積成晶體薄膜，同時(shí)在石英玻璃管內(nèi)壁也有晶體薄膜生成； (6) 在500°C和0 mPa(常壓)的氮?dú)猸h(huán)境下反應(yīng)5分鐘； (7) 待反應(yīng)完畢，溫度降低到室溫，取出銅箱，用化學(xué)分散溶劑(N，N-二甲基甲酰胺)分 離和轉(zhuǎn)移晶體薄膜;在U型石英管內(nèi)加入化學(xué)分散溶劑，管壁上的晶體薄膜與管壁分離，懸 浮在化學(xué)分散溶劑中；以上兩種方式分離得到的晶體薄膜都是新型碳二維平面晶體薄膜， 薄膜的層數(shù)為1到2層，每層厚度為0.34納米。
[0026] 實(shí)施例4 本實(shí)施例使用PX200微型催化劑表征系統(tǒng)(天津鵬翔科技有限公司制造），實(shí)驗(yàn)裝置如 圖3所示，使用高純氬氣為載氣，高純苯(>99.5%)為原料，20微米厚的高純銅箱為基片，化學(xué) 分散劑為N，N-二甲基甲酰胺。具體制備過(guò)程如下： 新型碳二維平面晶體的制備方法，包括以下步驟： (1) 把經(jīng)過(guò)拋光和清潔處理后的銅箱放入微反應(yīng)器的U型石英管內(nèi)，作為制備晶體薄膜 的基片； (2) 開啟真空栗，抽真空5分鐘，至負(fù)壓為-0.1 mPa，再通氮?dú)庵脸海?(3) 開啟溫控電源，設(shè)置加溫程序，開啟加熱電源，升溫至800°C; (4) 以氬氣為載氣，將苯蒸汽帶入微反應(yīng)器的U型石英管內(nèi)，通過(guò)水浴溫度控制苯的蒸 汽壓，通過(guò)載氣量控制帶入微反應(yīng)器的苯蒸汽的量； (5) 在微反應(yīng)器的U型石英管內(nèi)苯蒸汽分解成裸碳苯環(huán)自由基和氫，裸碳苯環(huán)自由基以 共輒π鍵相結(jié)合，在銅箱上沉積成晶體薄膜，同時(shí)在石英玻璃管內(nèi)壁也有晶體薄膜生成； (6) 在800°C和0 mPa(常壓)的氬氣環(huán)境下反應(yīng)1.5小時(shí)； (7) 待反應(yīng)完畢，溫度降至室溫，取出銅箱，用化學(xué)分散溶劑(N，N-二甲基甲酰胺)分離 和轉(zhuǎn)移晶體薄膜;在U型石英管內(nèi)加入化學(xué)分散溶劑，管壁上的晶體薄膜與管壁分離，懸浮 在化學(xué)分散溶劑中；以上兩種方式分離得到的晶體薄膜都是新型碳二維平面晶體薄膜。薄 膜為多層的透明晶體結(jié)構(gòu)，厚度約為100納米。
[0027] 實(shí)施例5 本實(shí)施例使用PX200微型催化劑表征系統(tǒng)(天津鵬翔科技有限公司制造），實(shí)驗(yàn)裝置如 圖3所示，使用高純氮?dú)鉃檩d氣，高純苯(>99.5%)為原料，20微米厚的高純銅箱為基片，化學(xué) 分散劑為N，N-二甲基甲酰胺。具體制備過(guò)程如下： 新型碳二維平面晶體的制備方法，包括以下步驟： (1) 把拋光和清潔后的銅箱放入微反應(yīng)器的U型石英管內(nèi)，制備晶體薄膜的基片； (2) 開啟真空栗，抽真空5分鐘，至負(fù)壓-0.1 mPa，再通氮?dú)庵脸海?(3) 開啟溫控電源，設(shè)置加溫程序，開啟加熱電源，升溫至300°C; (4) 以氮?dú)鉃檩d氣，將苯蒸汽帶入微反應(yīng)器的U型石英管，通過(guò)水浴溫度控制苯的蒸汽 壓，通過(guò)載氣量控制帶入微反應(yīng)器的苯蒸汽的量； (5) 在微反應(yīng)器的U型石英管內(nèi)苯蒸汽分解成裸碳苯環(huán)自由基和氫，裸碳苯環(huán)自由基以 共輒π鍵相結(jié)合，在銅箱上沉積成晶體薄膜，同時(shí)在石英玻璃管內(nèi)壁也有晶體薄膜生成； (6) 在300°C和0 mPa(常壓）的氮?dú)猸h(huán)境下反應(yīng)3分鐘； (7) 待反應(yīng)完畢，溫度降低到室溫，取出銅箱，用化學(xué)分散溶劑(N，N-二甲基甲酰胺)分 離和轉(zhuǎn)移晶體薄膜;在U型石英管內(nèi)加入化學(xué)分散溶劑，管壁上的晶體薄膜與管壁分離，懸 浮在化學(xué)分散溶劑中；以上兩種方式分離得到的晶體薄膜都是新型碳二維平面晶體薄膜， 薄膜的層數(shù)為1到2層，每層厚度為0.34納米。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型碳二維平面晶體，其特征在于： 其基本結(jié)構(gòu)單元由SP2態(tài)碳原子的平面四元環(huán)和平面六元環(huán)組成，平面四元環(huán)和平面六 元環(huán)的邊長(zhǎng)相近，邊長(zhǎng)為0.148~0.152納米；其平面結(jié)構(gòu)中，平面六元環(huán)不相鄰的Ξ條邊分別與一個(gè)平面四元環(huán)共享，其余Ξ條邊 為獨(dú)自占有;平面四元環(huán)中的一組對(duì)邊分別與一個(gè)平面六元環(huán)共享，另外的一組對(duì)邊為獨(dú) 自占有； 所述的碳的平面晶體中，矩形平面的四條邊有兩種不同的結(jié)構(gòu)，一種邊的凹槽由突起 的六元環(huán)-四元環(huán)-六元環(huán)隔離，另一種邊的凹槽由突起的六元環(huán)隔離； 其平面結(jié)構(gòu)中，該晶體的內(nèi)部包括相間分布的正十二邊形的空桐，空桐的直徑為0.536 納米； 其平面結(jié)構(gòu)中，組成該晶體的碳的成鍵原子軌道是略微變形的SP2雜化軌道，形成共輛 的大η鍵結(jié)構(gòu);每個(gè)碳原子通過(guò)SP2雜化軌道的3個(gè)σ-鍵與3個(gè)碳原子連接，平面邊沿的碳原 子的2個(gè)0-鍵與2個(gè)碳原子相聯(lián)，指向平面外的一個(gè)0-鍵與氨原子或其它單鍵的原子或原子 團(tuán)連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型碳二維平面晶體，其特征在于：該晶體除平面形態(tài)外，還 形成曲面狀、波浪狀、筒和球狀。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型碳二維平面晶體，其特征在于：該晶體的制備方法，包括 W下步驟： (1) 把經(jīng)過(guò)拋光和清潔處理后的銅錐放入反應(yīng)器的石英管內(nèi)，作為制備晶體薄膜的基 片； (2) 開啟真空累，抽真空5分鐘，至負(fù)壓為-0.1 mPa，再通氮?dú)庵脸海? (3) 開啟溫控電源，設(shè)置加溫程序，開啟加熱電源，升溫至300°C~800°C ; (4) W惰性氣體為載氣，將容器中的苯蒸汽帶入反應(yīng)器的石英管內(nèi)，通過(guò)水浴溫度控制 苯的蒸汽壓，通過(guò)載氣量控制帶入反應(yīng)器的苯蒸汽的量； 巧)在反應(yīng)器的石英管內(nèi)苯蒸汽分解成裸碳苯環(huán)自由基和氨，裸碳苯環(huán)自由基W共輛η 鍵相結(jié)合，在銅錐上沉積成碳的晶體薄膜，同時(shí)在石英玻璃管內(nèi)壁也有晶體薄膜生成； (6) 反應(yīng)時(shí)間視反應(yīng)溫度和U型石英管和銅錐的面積而定，時(shí)間越長(zhǎng)，生成的晶體薄膜 的層數(shù)越多； (7) 待反應(yīng)完畢，溫度降至室溫，取出銅錐，用化學(xué)分散溶劑分離和轉(zhuǎn)移晶體薄膜;在U 型石英管內(nèi)加入化學(xué)分散溶劑，管壁上的晶體薄膜與管壁分離，懸浮在化學(xué)分散溶劑中；W 上兩種方式分離得到的晶體薄膜都是新型碳二維平面晶體薄膜。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型碳二維平面晶體的制備方法，其特征在于：步驟(7)所述 的化學(xué)分散溶劑為Ν，Ν-二甲基甲酯胺。
【文檔編號(hào)】C30B29/02GK105970299SQ201610292362
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】杜奇石, 黃慨, 黎演明, 唐培朵, 黃華林, 龍思宇, 黃日波
【申請(qǐng)人】廣西科學(xué)院