博文
上海交通大学：铁酸钾助力碳纳米材料的多功能化
||
Versatile Functionalization of Carbon Nanomaterials by Ferrate(VI)
2 阐明了K2FeO4的真实反应活性：温和的液相反应活性和强的固相氧化能力。 3 揭示了K2FeO4在湿法和干法氧化碳纳米材料中的特点。 采用具有适中反应活性的C60(sp2.28-C)作为探针分子，通过水分散性测试和高分辨质谱结果发现，K2FeO4在液相中不能氧化C60分子，推测其不能氧化更加惰性的C=C键。而在固相中，K2FeO4则能实现对C60的有效氧化。MS图谱显示，产物中不仅有完整笼状结构的氧化产物，还出现了一些开笼产物，且通过对比实验证明K2FeO4固体本征的反应活性在开笼过程中起了主导作用。由此推测，K2FeO4在固相中能有效氧化碳表面的活泼缺陷位点。 图1 (a)K2FeO4在液相和固相中对C60的氧化结果比较；(b)C60固相反应6 h后产物的MS图谱。内图为C60样品在甲苯-水双相体系的照片。L12代表液相反应12 h的产物，S1-6代表固相反应1-6 h的产物。 选取缺陷态和石墨化的CNTs和CNFs，即DCNT，GCNT，DCNF，GCNF作为反应底物，通过水分散性测试、XPS结果、TG质量损失结果发现，K2FeO4在液相中的反应活性有限，只能作用于碳表面原始的活泼缺陷位点，Raman结果进一步证明反应前后材料表面并无新的缺陷位点产生。 固体K2FeO4在机械力的协助下，则展现出强反应活性，它不仅能氧化缺陷碳纳米材料，也能打开碳表面惰性的C=C键，实现对石墨化碳纳米材料的有效氧化。选取与K2FeO4属于同晶系但具有不同氧化性的两种无机盐(K2SO4和K2CrO4)进行对比实验，采用表面几乎无缺陷的GCNTs作为反应底物，通过Raman测试结果发现K2FeO4固体本身具有强反应活性，能直接打开惰性的C=C键，且此种断键能力相对于机械能起主导作用。 图3 GCNTs与三种同晶系无机盐固相球磨(250 rpm)过程中的ID/IG值。 K2FeO4在干法氧化中释放出的强反应活性，能在各种碳材料表面引入含氧官能团。且干法氧化不仅采用了绿色氧化剂，又无需任何溶剂，因此是完全绿色的。另外，干法氧化中的机械力作用也能协助产生缺陷位点，有利于氧化效果。值得注意的是，我们需要选择合适的机械力的强度，以防破坏碳纳米材料的结构，特别是对于结构较为脆弱的材料(例如碳纳米纤维)。 李涛 本文通讯作者 上海交通大学化学化工学院 特别研究员 博士生导师 有机光电/光热功能材料、功能化碳纳米材料的设计合成及其薄膜器件研究。 ▍主要研究成果 基于有机光电/光热功能材料和碳纳米功能材料，发展了一系列高性能有机薄膜器件和分子尺度器件，在多尺度上深入而系统地研究了分子结构与电荷输运的关系规律。2015年组建独立课题组至今在Nat.Commun.，Adv. Mater.，Angew. Chem. Int. Ed.等高水平期刊上发表论文近30篇，科研工作获得国家级海外高层次人才引进计划，国家自然科学基金委面上项目(2项)，国家重点研发计划青年科学家项目以及上海市自然科学基金项目支持。 编辑：《纳微快报》编辑部 E-mail：editorial_office@nmletters.org
https://blog.sciencenet.cn/blog-3411509-1222479.html
上一篇：生物衍生材料助力钠离子电池
下一篇：英国伯恩茅斯大学综述：2D材料酒精传感进展
