近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)杜平武教授課題組利用一種新策略，首次構(gòu)建出鋸齒型碳納米管片段。
碳納米管是一種納米材料，重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，組成碳納米管的C=C共價(jià)鍵是自然界中最穩(wěn)定的化學(xué)鍵之一，但是合成長(zhǎng)度和尺寸單一的碳納米管是合成化學(xué)和材料化學(xué)的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。
從精確結(jié)構(gòu)控制的角度考慮，利用自下而上的方法是控制制備碳納米管的理想策略之一，可以作為制備碳納米管的理想前體或模板。然而，對(duì)于碳納米管的另一主要類型——鋸齒型碳納米管的前體或模板的研究卻十分有限。合理設(shè)計(jì)構(gòu)建碳納米管片段，可作為制備超純碳納米管的理想前體或模板，對(duì)其骨架進(jìn)行π-共軛延伸，可望得到結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上接近碳納米管的新型功能材料。
研究組基于前期工作，通過(guò)過(guò)渡金屬鈀、鎳等催化的偶聯(lián)反應(yīng)連接彎曲稠環(huán)共軛片段前體，成功合成了以兩個(gè)石墨烯單元為封端“帽子”的鋸齒型碳納米管彎曲共軛片段，首次提出了縱向切割碳納米管構(gòu)建基元的策略。結(jié)合理論模擬計(jì)算，研究了其與富勒烯C70之間選擇性超分子相互作用，發(fā)現(xiàn)其與C70之間存在1∶1的選擇性結(jié)合現(xiàn)象。
這種通過(guò)三個(gè)彎曲型分子連接兩個(gè)石墨烯單元方法可直接得到納米籠狀結(jié)構(gòu)，為構(gòu)建封端鋸齒型碳納米管提供了新思路。該研究成果日前發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上。
