石墨炔：從發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用

目錄
總序
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.1.1 碳的廣泛性 1
1.1.2 碳的結(jié)構(gòu) 2
1.1.3 碳的同素異形體 3
1.2 模型、術(shù)語、實驗背景 8
1.2.1 石墨單炔 9
1.2.2 石墨二炔 10
參考文獻 11
第2章 石墨炔的理論預測與發(fā)現(xiàn) 14
2.1 石墨炔 14
2.2 碳環(huán)化合物 17
2.3 碳的網(wǎng)絡(luò) 20
2.4 理論預測新的穩(wěn)定石墨炔結(jié)構(gòu)及其電子特性 26
2.4.1 石墨炔的可能構(gòu)筑單元的搜索 26
2.4.2 環(huán)C18H12和C18H6的離域能 28
2.4.3 石墨炔的結(jié)構(gòu)和電子特性 31
2.5 實驗挑戰(zhàn)和障礙 33
2.6 石墨炔的發(fā)現(xiàn) 35
參考文獻 36
第3章 石墨炔性質(zhì)計算與模擬 42
3.1 電子結(jié)構(gòu)與能帶工程 42
3.1.1 石墨炔的電子結(jié)構(gòu) 42
3.1.2 石墨炔的能帶工程 49
3.2 力學性質(zhì) 57
3.3 電學性質(zhì) 63
3.4 光學性質(zhì) 68
3.4.1 石墨炔片的光學性質(zhì) 68
3.4.2 堆疊結(jié)構(gòu)石墨炔的光學性質(zhì) 73
3.4.3 摻雜石墨炔的光學性質(zhì) 74
3.5 磁學性質(zhì) 75
3.5.1 6，6，12-鋸齒形石墨炔納米帶的電磁特性 75
3.5.2 α石墨炔納米帶的磁性 78
3.5.3 氫化對α石墨炔納米帶的磁性影響 79
3.5.4 摻雜對石墨炔磁性的影響 84
3.6 結(jié)構(gòu)和尺寸依賴的性質(zhì) 86
3.7 熱學性質(zhì) 91
參考文獻 96
第4章 石墨炔的合成與表征 102
4.1 二炔相關(guān)小分子的合成 102
4.1.1 去氫[18]輪烯 103
4.1.2 去氫苯并輪烯 106
4.1.3 四炔基乙烯納米結(jié)構(gòu) 114
4.2 石墨炔的化學合成方法學 118
4.3 石墨炔的表征方法與技術(shù) 122
4.3.1 拉曼光譜 122
4.3.2 掃描電子顯微鏡 124
4.3.3 透射電子顯微鏡 124
4.3.4 X射線光電子能譜 125
4.3.5 X射線近邊吸收結(jié)構(gòu)譜 127
4.3.6 紫外吸收光譜 128
4.3.7 原子力顯微鏡 128
4.4 石墨炔摻雜及衍生化 129
4.4.1 非金屬雜原子摻雜石墨炔 130
4.4.2 空位缺陷摻雜石墨炔 134
4.4.3 表面修飾石墨炔 136
4.4.4 金屬修飾的石墨炔 150
參考文獻 154
第5章 石墨炔的聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 160
5.1 石墨炔量子點 160
5.1.1 籠狀分子：富勒炔 160
5.1.2 納米片 161
5.2 石墨炔納米管與納米線 161
5.2.1 石墨炔納米管 163
5.2.2 碳炔納米帶 169
5.3 石墨炔薄膜 173
5.4 石墨炔納米墻 182
5.5 超薄石墨炔納米片 185
5.6 有序石墨炔條紋陣列 187
5.7 三維石墨炔 190
參考文獻 194
第6章 石墨炔的應(yīng)用 199
6.1 電子信息 199
6.1.1 半導體材料 199
6.1.2 場發(fā)射材料 202
6.1.3 電子器件 204
6.1.4 光探測器 211
6.2 能源轉(zhuǎn)化和存儲 214
6.2.1 太陽能電池 214
6.2.2 氣體存儲 225
6.2.3 鋰/鈉離子電池 234
6.2.4 超級電容器 248
6.3 催化 252
6.3.1 光催化 252
6.3.2 電催化 254
6.3.3 催化劑載體 261
6.4 環(huán)境與分離 265
6.4.1 氣體分離 265
6.4.2 海水淡化 273
6.4.3 油水分離 278
6.5 生物應(yīng)用 284
6.5.1 對生物分子的影響 284
6.5.2 生物分子提取 290
6.5.3 生物分子檢測 294
參考文獻 300
第7章 展望 310
7.1 石墨炔化學合成方法學及其聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 311
7.2 高品質(zhì)石墨炔的控制制備及其基本物性研究 312
7.3 石墨炔及其納米帶的高分辨結(jié)構(gòu)表征與理論模擬 313
關(guān)鍵詞索引 315