记者从中国科学技术大学获悉, 该校杜平武教授课题组利用一种新策略, 首次构建出锯齿型碳纳米管片段.
碳纳米管是一种纳米材料, 重量轻, 六边形结构连接完美, 组成碳纳米管的C=C共价键是自然界中最稳定的化学键之一, 但是合成长度和尺寸单一的碳纳米管是合成化学和材料化学的一个重要挑战.
从精确结构控制的角度考虑, 利用自下而上的方法是控制制备碳纳米管的理想策略之一, 可以作为制备碳纳米管的理想前体或模板. 然而, 对于碳纳米管的另一主要类型——锯齿型碳纳米管的前体或模板的研究却十分有限. 合理设计构建碳纳米管片段, 可作为制备超纯碳纳米管的理想前体或模板, 对其骨架进行π-共轭延伸, 可望得到结构和性质上接近碳纳米管的新型功能材料.
研究组基于前期工作, 通过过渡金属钯, 镍等催化的偶联反应连接弯曲稠环共轭片段前体, 成功合成了以两个石墨烯单元为封端 '帽子' 的锯齿型碳纳米管弯曲共轭片段, 首次提出了纵向切割碳纳米管构建基元的策略. 结合理论模拟计算, 研究了其与富勒烯C70之间选择性超分子相互作用, 发现其与C70之间存在1∶1的选择性结合现象.
这种通过三个弯曲型分子连接两个石墨烯单元方法可直接得到纳米笼状结构, 为构建封端锯齿型碳纳米管提供了新思路. 该研究成果日前发表在《德国应用化学》上.
