摘要：在半导体和绝缘体上精确合成石墨烯纳米结构一直是一项艰巨的挑战。特别是，催化环脱氢平面化反应所需的金属衬底限制了石墨烯衍生物的电子和/或磁性结构的后续应用。

第一作者：Rafal Zuzak

通讯作者：Diego Peña、 Szymon Godlewski

通讯单位：西班牙圣地亚哥德孔波斯特拉大学、波兰克拉科夫雅盖隆大学

研究背景与内容

在半导体和绝缘体上精确合成石墨烯纳米结构一直是一项艰巨的挑战。特别是，催化环脱氢平面化反应所需的金属衬底限制了石墨烯衍生物的电子和/或磁性结构的后续应用。

在这里，作者介绍了一种方案，在该方案中，无论底物类型如何，都可以启动并进行表面反应。作者证明，原子氢可以在环脱氢平面化反应中发挥催化剂的作用。

研究要点

要点1. 本文通过在金属Au、半导体TiO2、Ge:H、惰性绝缘Si/SiO2和薄NaCl层上合成纳米石墨烯，证明了该方法的高效率。本文报道的氢催化环脱氢反应导致石墨烯衍生物在光电器件中的集成，并通过催化转化发展了表面合成领域。

要点2. 研究表明原子氢在环脱氢中的非直观使用可以扩展到探索创建非苯类环和掺杂环的可能性，这在合成的纳米结构中引入了所需的电子性质修饰。这种方法通过避免催化所需分子合成的电子破坏性底物所带来的限制，为分子电子学开辟了一个设计空间。

编辑

图1：原子氢催化的|环脱氢反应。聚合物4和柔性前体5、6通过氢催化环脱氢转化为石墨烯衍生物1、2、3。浅紫色表示分子前体4,5,6中存在的六方环，而1,2,3中的深紫色表示通过氢催化的环脱氢生成的环。

图3：原子氢诱导的|在TiO2(110)-（1 × 1）上平面化生成纳米石墨烯2和3。(a)纳米石墨烯2的三维STM视图。的高分辨率模拟(b)和实验(c)填充状态图像。2的高分辨率模拟(d)和实验(e)空状态图像。(f)纳米石墨烯三维STM图像3.高分辨率模拟(g)和实验(h)填充状态图像。3的高分辨率模拟(i)和实验(j)空状态图像。(k)原子氢催化6平面化成3的可能反应机理。

参考文献：Rafal Zuzak, Pawel Dabczynski, Jesús Castro-Esteban. et al. Cyclodehydrogenation of molecular nanographene precursors catalyzed by atomic hydrogen. Nature Communications. (2025).

来源：催化进展

来源：石墨烯联盟