[发明专利]一种大面积超薄高晶态二维共轭高分子薄膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种二维共轭高分子薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法是利用化学气相沉积法，使芳香族共轭单体固体源在基底表面进行界面共聚反应，制备得到二维共轭高分子薄膜，所述芳香族共轭单体具有下述结构：

其中，〇表示芳香族共轭单元，R表示可反应性基团，所述可反应性基团选自F、Cl、Br、I、端炔基上的H；

其中，所述二维共轭高分子薄膜的面积为1平方厘米以上，厚度为0.1-20nm。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述芳香族共轭单元是

其中，*表示芳香族共轭单元与可反应性基团的连接位点；

芳香族共轭单元4a中的M选自铁、铜、钴、镁、锌、镍中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述芳香族共轭单体是

其中，芳香族共轭单体4b中的M选自铁、铜、钴、镁、锌、镍中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基底选自硅基基板，碳基基板，金属基板，硼基基板，铝硅酸盐基基板。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述硅基基板选自二氧化硅、硅、氮化硅；所述碳基基板选自石墨烯；所述铝硅酸盐基基板选自云母；所述硼基基板选自氮化硼；所述金属基板选自铂、金、银、铜、镍、铁、钛。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述界面共聚反应的温度为200-800℃，所述界面共聚反应的时间为30-240分钟。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述界面共聚反应的温度为300-600℃，所述界面共聚反应的时间为180分钟。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述界面共聚反应在氢气、惰性气体或氢气和惰性气体的混合气体条件下进行。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述混合气体中氢气占混合气体的体积比为0％到100％；所述氢气、惰性气体或氢气和惰性气体的混合气体的流量为0.01-500sccm。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述氢气、惰性气体或氢气和惰性气体的混合气体的流量为0.01-200sccm。

11.根据权利要求8-10任一项所述的制备方法，其中，所述惰性气体选自氩气、氮气、氦气中的至少一种。

12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述界面共聚反应在常压条件下进行。

13.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述界面共聚反应在化学气相沉积炉中进行。

14.根据权利要求4所述的制备方法，其中，当所述基底选自金属基底时，所述金属基底作为催化剂，催化芳香族共轭单体固体源在金属基底表面发生界面共聚反应，制备得到二维共轭高分子薄膜。

15.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：

分别将基底和芳香族共轭单体固体源放入化学气相沉积炉中，通入氢气、惰性气体或氢气和惰性气体的混合气体，抽真空，加热，芳香族共轭单体固体源在基底表面进行界面共聚反应，制备得到二维共轭高分子薄膜。

16.根据权利要求15所述的制备方法，其中，分别将基底和芳香族共轭单体固体源放入化学气相沉积炉中的不同温区。

17.根据权利要求16所述的制备方法，其中，所述基底所处的温度为200-800℃；所述固体源所处的温度为100-600℃。