JACS：合成特定缺陷结构石墨烯

纳米技术

2021-02-01

存在于石墨烯材料中的缺陷已经得以观测到，而且被人们发现在光、电、磁等性质中扮演重要作用，但是由于通常此类相关研究都局限在结构表征角度，这种拓扑缺陷对石墨烯的物理化学性质产生的相关影响并没有得到较多相关研究和报道。有鉴于此，香港大学劉俊治等报道了一种从下至上方法，合成了三种新型结构纳米石墨烯材料（1~3），其中的缺陷结构设计为7-5-7环状结构，将此类环作为缺陷引入石墨烯的sp²碳基底网络中。通过X射线晶体学分析，作者发现化合物1分子具有接近平面结构，化合物2分子由于比1分子多含有一个5元环状结构，产生轻微马鞍状形貌。化合物3分子，可以看作化合物1分子通过两个C-C键通过“头对头”取向连接起来，构型表现为两个马鞍状结构彼此相连。

本文要点：

（1）

分别通过UV-Vis吸收、循环伏安测试、时间分辨吸收光谱、DFT计算等方法相结合，对1~3缺陷型分子进行研究。通过详细的相关实验、理论计算，展示了这三个缺陷型纳米石墨烯分子具有非芳香性特征，在温和条件中具有较高的稳定性。这个结果和相关报道中含有七元环的纳米石墨烯中含有不稳定类似双自由基相关报道不同。

（2）

本文结果展示了为深入理解结构导致性质的演变提供经验，为控制缺陷结构精确控制的纳米石墨烯材料提供实验经验和范例。

参考文献

Junzhi Liu et al. Defective Nanographenes Containing Seven-Five-Seven (7-5-7)-Membered Rings, J. Am. Chem. Soc. 2021,

DOI: 10.1021/jacs.0c12116

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c12116