单壁碳纳米管内弱约束碳烯的低温合成
化学物理
2024-12-02 v1
摘要
碳烯是一种一种维 (1D) 碳 allotrope，具有交替三键和单键，已知机械强度最高，但对弯曲不稳定，限制了合成短链线性结构。封装于碳纳米管 (CNT) 中可稳定化碳烯，形成受限碳烯 (CC)，从而 enables further研究 1D 物理和材料性质。虽然已在多壁 CNT (MWCNT) 中通过弧放电法以及在双壁 CNT (DWCNT) 中通过高温高真空 (HTHV) 方法合成，但在单壁 CNT (SWCNT) 中的合成因其脆弱性在此条件下具有挑战。本文报道了一种低温方法合成 CC@SWCNT。通过在 400{\deg}C 下对含有安山钠去氯酸 (ADC) 的 SWCNT 进行烘结，ADC 被转化为 CC 且不会损伤 SWCNT。拉曼光谱显示，CC 声学模 (CC-mode) 峰位于 1860-1870 cm^-1，其强度远高于 SWCNT G 带峰，确认所得材料中 CC 含量高。拉曼映射结果显示 CC-mode 信号在整个薄膜样品中均匀，证明该方法在合成合适尺寸的每个 SWCNT 中的效率高。值得注意的是，CC@SWCNT 的 CC-mode 峰（超过 1860 cm^-1）高于以往报道的 CC@CNT 样品（大多数小于 1856 cm^-1），这归因于本研究使用的较大直径 SWCNT（超过 0.95 nm），与典型的 0.6-0.8 nm 范围不同。较大的直径导致约束减弱，使碳烯更接近自由-standing 碳烯，但仍保持稳定。这种在大直径 SWCNT 中合成长链、接近自由-standing 碳烯的低温方法，为探索 1D 物理和碳烯的独特性质提供了新的机遇。
引用
@article{arxiv.2411.18899,
title = {Low-Temperature Synthesis of Weakly Confined Carbyne inside Single-Walled Carbon Nanotubes},
author = {Bo-Wen Zhang and Xi-Yang Qiu and Yicheng Ma and Qingmei Hu and Aina Fitó-Parera and Ikuma Kohata and Ya Feng and Yongjia Zheng and Chiyu Zhang and Yutaka Matsuo and YuHuang Wang and Shohei Chiashi and Keigo Otsuka and Rong Xiang and Dmitry I. Levshov and Sofie Cambré and Wim Wenseleers and Slava V. Rotkin and Shigeo Maruyama},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.18899},
year = {2024}
}