研究背景与内容
边缘功能化石墨烯纳米带的表面合成备受关注。然而，在热活化的金属表面上通过超高真空表面合成大规模生产这种GNR一直是一个挑战。这主要是由于官能团在300 ~ 500℃的温度下分解，基于金属催化的单层GNR生长受到限制。
在此，作者开发了一种表面电化学技术，该技术利用双电层上不对称前驱体的氧化还原反应，其中强电场限制在液固界面。作者成功地证明了在<80°C的温度下，在不分解官能团的情况下，在电极上逐层生长强电子供体GNR。
研究要点
要点一：本文中作者开发了一种使用电化学生产功能性GNR的原始技术。作者的技术利用氧化还原反应，包括离子聚合和基于氧化的脱氢，这些反应发生在液固界面的双电层(EDL)中。
要点二：作者发现了这种非线性的电化学表面合成机制，其中电化学通过高压双电子氧化产生的双阳离子成为活性中间体，负责杂手性双阳离子聚合，然后进行氧化脱氢，从而形成GNR。作者开发的技术不同于现有的电化学方法，因为它促进了不对称前体的区域选择性离子聚合，然后通过施加可控脉冲持续时间的高压进行基于氧化还原的脱氢。
图1:电化学表面合成的概念。2-丁氧萘不对称前体的电化学表面合成和异手性生长功能GNR的说明。
图5：GNR辅助化学蚀刻Si和光电导率。经HF和H2O2气相化学刻蚀前后，GNR覆盖Si的SEM图像a和b。c b. d电化学制备的GNR、5-AGNR、7-AGNR、石墨烯、金属碳纳米管、半导体碳纳米管和金的Si刻蚀催化性能。插图显示了GNR辅助Si蚀刻的机理。e FeCl3掺杂下电化学制备的GNR、5-AGNR和7-AGNR的光电导率。插图显示了实验装置。
参考文献
Hiroshi Sakaguchi, Takahiro Kojima, Yingbo Cheng. et al. Electrochemical on-surface synthesis of a strong electron-donating graphene nanoribbon catalyst. Nature Communications. (2024).
https://www.nature.com/articles/s41467-024-50086-6
第一作者：Hiroshi Sakaguchi
通讯作者：Hiroshi Sakaguchi
通讯单位：日本京都大学
本文来自催化进展，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
