[发明专利]石墨烯纳米带及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种石墨烯纳米带的制备方法，所述方法包括步骤：

a.将聚苯撑乙炔(PPE)聚合物、成环化合物和催化系统相接触，以使得所述PPE聚合物芳基环化，所述催化系统包含金属催化剂和质子酸，其中所述PPE具有交替的芳基和苯基；

b.氧化步骤a得到的芳基环化聚合物产物，以形成石墨烯纳米带。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述PPE聚合物具有下述结构：

其中Ar是具有6至24个碳原子的芳基，

R¹和R²独立地选自下组：H、烷基、芳基、醚、硫醚、酯、羧酸、酰胺、卤化物和叠氮化物基团，和

n为10至500。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述成环化合物包括芳基乙炔撑基，和烯-醛(en-al)基或芳醛基。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属催化剂是铜(II)盐或锌(II)盐。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述铜(II)盐选自下组：Cu(OTf)₂、Cu(CH₃COO)₂、Cu(CF₃COO)₂、CuX₂、CuSO₄和CuO，其中X是F^-、Cl^-、Br^-或I^-。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述锌(II)盐选自下组：Zn(OTf)₂、Zn(CH₃COO)₂、Zn(CF₃COO)₂、ZnX₂、ZnSO₄和ZnO，其中X是F^-、Cl^-、Br^-或I^-。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧化步骤在溶液中进行，并且存在的芳基环化聚合物的浓度为50mM或更低。

8.一种具有下述结构的石墨烯纳米带(GNR)：

R¹、R²、R³和R⁴，在GNR中每次出现时，独立地选自下组：H、烷基、芳基、醚、硫醚、酯、羧酸、酰胺、卤化物和叠氮化物基团，

n为10至500，并且

s+t为10至500，

其中R¹、R²、R³和R⁴中至少一个不为H。

9.根据权利要求8所述的GNR，其中所述GNR的长度为10至500nm。

10.根据权利要求8所述的GNR，其中所述GNR的宽度为1.0至1.2nm，其中所述宽度不包括R¹、R²、R³和R⁴的尺寸。

11.一种设备，所述设备包括权利要求8所述的石墨烯纳米带。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述设备选自晶体管、太阳能电池和发光二极管。