一、研究背景与问题
纳米石墨烯的合成传统上依赖多步预功能化和偶联反应,步骤繁琐。尽管“成环π-扩展”(APEX)策略能直接从无官能团PAHs构建稠环体系,但其结构多样性长期受限于π-扩展试剂的种类。
纳米石墨烯的合成路线
二、核心创新
一种多样性导向的两步APEX策略:
1、Pd/o-氯醌催化C-H芳基化:利用多种结构多样、空间位阻大的萘基芳基三甲基硅烷与PAHs反应,引入多芳基取代基;
2、DDQ/TfOH促进的氧化环脱氢(Scholl反应):完成稠环化,构建最终纳米石墨烯。
该策略显著拓展了可引入的芳基结构,包括高度拥挤的多芳基单元,突破了传统方法在试剂多样性上的限制。
结构表征
三、关键性能
成功合成了含8至10个稠环、多种环融合模式的纳米石墨烯;
特别合成了含五元、六元和七元环的负曲率纳米石墨烯(4am'),并通过X射线单晶衍射确认其高度扭曲的结构(二面角约34.8°);
理论计算(NICS、HOMA)表明,该分子中五元环和七元环具有弱或非芳香性,而六元环保持较强芳香性,电子结构以局域芳香亚单元为主;
光物理表征显示,扭曲结构导致更大的斯托克斯位移和红移、宽化的发射光谱,反映其激发态结构弛豫显著。
纳米石墨烯的光学性能
总结
本文通过两步APEX策略(Pd催化C-H芳基化 + Scholl环化),利用多样化萘基硅烷试剂,高效合成了多种结构新颖的纳米石墨烯,包括首例含五-六-七元环的负曲率结构,并通过实验与理论手段系统表征了其结构与性质,为纳米石墨烯的多样性合成开辟了新路线。
信息来源:材料科学通
2026中国国际石墨烯创新大会
11月13-15日 中国·温州
“2026年中国国际石墨烯创新大会”将由石墨烯产业技术创新战略联盟(CGIA)和正泰集团联合主办,将于2026年11月13-15日在温州市(乐清)举办。大会聚焦石墨烯应用市场,着力促进石墨烯创新成果与产业端的深度对接合作,推动石墨烯产业迈向高质量发展新阶段。2026中国国际石墨烯材料应用博览会将同期举办。
点击下方链接,了解大会详情:
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