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弯曲纳米石墨烯的新篇章:以碗烯为核心,实现边缘全氯化改进溶解性

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厦门大学化学院谢素原院士、张前炎教授课题组在纳米石墨烯氮原子精准掺杂研究获重要进展,成果发表于Angew. Chem. Int. Ed.。

氮原子掺杂可调控纳米石墨烯性质,引入非六元环缺陷会改变其结构,但同时实现多氮原子精准掺杂和多缺陷精确构筑颇具挑战。

该研究基于合成弯曲纳米石墨烯的基础,通过十吡咯基碗烯环融合反应,精准合成以碗烯为核心的十氮杂负弯曲纳米石墨烯azaWNG,并经氯化反应实现其边缘全氯化。

azaWNG因精准掺杂十个氮原子且以缺电子碗烯为核心,第一氧化电位低至–0.59 V,是最易被氧化的氮杂纳米石墨烯,能被单电子氧化剂及氧气氧化成稳定氧化态。边缘全氯化改善了其溶解性与化学稳定性,利于表征单晶结构。

结构上,azaWNG形似太阳花,具有推拉电子结构,HOMO-LUMO能隙较窄。合成策略上,首次提出先构建无修饰氮掺杂纳米石墨烯再功能化,提供了新方法。

文章由张前炎、谢素原、郑兰荪指导,张雪鹏、陈佐长为共同一作,张前炎为通讯作者。研究获国家自然科学基金委等资助。 

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