在石墨烯被發(fā)現(xiàn)之前,物理學(xué)家普遍認(rèn)為在單原子層厚度下,熱力學(xué)漲落會(huì)造成二維材料的不穩(wěn)定性和不連續(xù)性。
通過機(jī)械剝離法制備出石墨烯。石墨烯的發(fā)現(xiàn)立即吸引了科研工作者的關(guān)注,也開啟了二維單原子層材料研究的新紀(jì)元。在隨后的十幾年里,新的二維單原子層材料也不斷地被發(fā)現(xiàn)并利用,例如磷烯(Phosphorene)、硅烯(silicene)、錫烯(stanene)、鍺烯(germanene)、MXene(二維過渡金屬碳化物、氮化物或碳氮化物)、過渡金屬二硫?qū)倩铮═MD)以及新的碳同素異形體石墨炔等。
通過簡易的方法,制備了厚度僅為2.8 ?的卟啉基單原子層二維材料(PML)。雖然1 nm~2 nm厚的卟啉基超薄納米片已出現(xiàn)多次,但大批量制備自支撐的毫米級(jí)卟啉基單原子層二維材料仍具有挑戰(zhàn)性。卟啉基單原子層是由金屬卟啉單體通過交聯(lián)反應(yīng)形成單原子層材料,具體的分子結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。其厚度非常均勻,僅為0.28 nm,與單個(gè)卟啉環(huán)的理論原子厚度(2.7 ?) 完全吻合。在形貌上卟啉基單原子層和石墨烯高度相似,更有意思的是卟啉基單原子層的XRD譜圖與氧化石墨烯高度吻合。
卟啉基單原子層材料在催化領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)
1.單原子層結(jié)構(gòu)能將傳質(zhì)速率提高,同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)催化位點(diǎn)的利用率。
2.與傳統(tǒng)二維材料通過制造缺陷引入催化位點(diǎn)相比,卟啉基單原子層的均一性和周期性結(jié)構(gòu)使金屬催化位點(diǎn)高度統(tǒng)一。
3.單原子層中卟啉基元的金屬催化位點(diǎn)是可調(diào)控的,從而表現(xiàn)出金屬催化位點(diǎn)與產(chǎn)物之間的構(gòu)效關(guān)系。使用卟啉銅和卟啉金為單體,分別制備了以Cu-N4和Au-N4為催化位點(diǎn)的兩種卟啉基單原子層材料。在CO2電催化過程中,以Cu-N4為催化位點(diǎn)的單原子層對(duì)HCOO-和CH4具有高選擇性(-0.7 V下法拉第效率分別為80.9%和11.5%),而以Au-N4為催化位點(diǎn)的單原子層主要生成HCOO-和CO(-0.8 V下法拉第效率分別為40.9%和34.4%)。
卟啉系列產(chǎn)品:
鋯基卟啉金屬-有機(jī)骨架材料(PCN-224)
金屬卟啉光敏劑的MOFs(PCN-222(Pd))
卟啉-鋯金屬有機(jī)骨架材料PCN222(Zr)
卟啉四羧酸配體構(gòu)筑的Zr-MOF(PCN-222)
卟啉酞菁納米金屬—有機(jī)框架材料
亞氨基二乙酸修飾四苯基卟啉光敏劑
酞菁卟啉光敏劑修飾納米TiO2
硝基四磺基苯基卟啉光敏劑
10-羥基喜樹堿/卟啉類光敏劑復(fù)合制劑
氟化透明質(zhì)酸卟啉光敏劑
絡(luò)合卟啉含糖光敏劑
姜黃素橋連卟啉光敏劑
厚樸酚橋連卟啉光敏劑
新型2-氫醌-卟啉光敏劑
抗菌活性氨基酸卟啉光敏劑4I
硝基四磺基苯基卟啉光敏劑
卟啉錫光敏劑
苯并葉綠卟啉類光敏劑
光敏劑葉酸-卟啉
光敏劑2-氫醌四甲氧基苯基卟啉鎳(Ⅱ)
四(對(duì)-羥基苯基)卟啉光敏劑
星狀磷光鉑(II)卟啉光敏劑(Pt-1,Pt-2和Pt-3)
卟啉接枝細(xì)菌纖維素
雙層卟啉酞菁鈰功能化納米硫化鎘
羥基卟啉功能化的碳納米管
四甲氧基苯基卟啉功能化氮摻雜介孔碳
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