[发明专利]一类富含sp碳及Ⅲ、Ⅴ主族三价杂原子的二维富碳材料制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一类富含sp杂化碳（碳碳三键）及Ⅲ、Ⅴ主族三价杂原子的二维富碳材料制备方法及其应用，属于材料应用领域。该类材料由含有sp杂化碳（炔键）、Ⅲ、Ⅴ主族三价杂原子基团的基本单元构成，并可以含有sp²碳（苯环），sp³碳（烷烃）为结构修饰单元。其中，由炔键与杂原子相连的单元构成均匀分布的分子孔径，并与其它结构修饰单元组成高度共轭的二维平面骨架结构。其制备方法主要包含以下步骤：以含有炔基和Ⅲ、Ⅴ主族三价杂原子的小分子结构单元的材料为聚合前体，在甲苯/四氢呋喃溶液中进行炔烃的偶联反应，从而得到具有高度共轭结构的富碳二维材料。由于sp杂化形式的碳及杂原子的定量、定位引入，有效的提高了该系列二维富碳材料的导电性及对锂钠等金属的存储和输运性能，使其在光电、储能器件领域具有良好的应用前景。

主权项

1.一类富含sp杂化碳（碳碳叁键）及砷、磷、氮、铝、镓等Ⅲ、Ⅴ主族三价杂原子的二维富碳材料的制备方法，包括如下步骤：以含有炔基和Ⅲ、Ⅴ主族三价杂原子基本单元的单体为聚合前体，在甲苯，吡啶，四氢呋喃及催化量的四甲基乙二胺（TMEDA）的混合溶液中，通过端炔偶联反应制备高度共轭的富碳二维材料薄膜并具有以下特征：材料为具有机械强度的二维材料，其结构中存在炔键、砷、磷、氮、铝、镓等Ⅲ、Ⅴ主族三价杂原子及六元芳环，所构成的平面二维结构具有三角形及六边形两种分子孔道，孔径为分别为0.3‑1.0 nm及0.7‑2.2 nm且材料禁带宽度为0.3‑2.9 eV，电导率为1.03×10‑3‑1.16×10‑1 S m‑1。