石墨烯時(shí)代的稠環(huán)芳烴研究

Synbest 2019-07-01 18:17:41

稠環(huán)芳烴 (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs) 是有機化學(xué)研究中歷久彌新的重要學(xué)科分支。它既與基礎理論的發(fā)展密切相關(guān) (如分子軌道理論、芳香性等)，又是有機光電磁功能材料的結構基礎 (如明星分子并五苯、苝二酰亞胺等)，在光子學(xué)、電子學(xué)、生物成像與治療等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。

21世紀石墨烯的興起，為稠環(huán)芳烴研究提供了新的視角。稠環(huán)芳烴的一維拓展可構成石墨烯納米帶，二維拓展則形成石墨烯（如圖所示）。因此，它一方面可作為模型分子，幫助理解石墨烯納米帶及石墨烯的結構與性質(zhì)；另一方面也可作為分子前驅體，實(shí)現石墨烯納米帶的精準合成及高質(zhì)量石墨烯的制備。Klaus Müllen教授和王小野研究員的綜述文章，就稠環(huán)芳烴研究提出了新的見(jiàn)解。文章首先綜述了稠環(huán)芳烴的常見(jiàn)合成方法，然后從（1）邊緣拓撲結構，（2）邊緣可控修飾，（3）精準“缺陷”工程，（4）可控雜原子摻雜四個(gè)方面詳細闡述了稠環(huán)芳烴與石墨烯兩個(gè)領(lǐng)域的緊密關(guān)聯(lián)。

一方面，稠環(huán)芳烴化學(xué)的發(fā)展極大促進(jìn)了石墨烯量子點(diǎn)及石墨烯納米帶的“自下而上”精準合成，進(jìn)一步推動(dòng)了新興材料的創(chuàng )制與發(fā)現（如石墨烯納米帶拓撲絕緣體及半導性多孔石墨烯等），也為研究石墨烯缺陷態(tài)及雜原子摻雜對電催化性能與磁性的影響提供了豐富的結構模型。另一方面，石墨烯材料的研究也不斷地為稠環(huán)芳烴的簡(jiǎn)捷、高效、精準合成提出新的挑戰，為納米石墨烯分子的設計合成及應用提供新的思路。

文章指出，稠環(huán)芳烴與石墨烯兩個(gè)領(lǐng)域應進(jìn)一步交叉融合，相互合作，彼此促進(jìn)，從而實(shí)現協(xié)同發(fā)展。