近日，我院谢素原院士课题组张前炎教授在石墨烯边缘氟化研究方面取得新进展，相关成果以“Decafluorinated and Perfluorinated Warped Nanographenes: Synthesis, Structural Analysis, and Properties”为题发表于J. Am. Chem. Soc. ，并被当期选为内封面文章。
纳米碳的化学卤化是调整其物理化学性能的一种有效方法。然而，由于氟化反应非常剧烈，实现纳米碳材料边缘全氟化的精准合成，同时保持其原始的π共轭结构，面临着诸多挑战。 迄今为止，仅有边缘全氯化的纳米石墨烯和边缘氯化石墨烯纳米带被成功地精准合成。
课题组采用了一种氟预安装结合自下而上的合成策略，通过10倍Suzuki-Miyaura偶联和剧烈的Scholl反应，成功合成了边缘十氟取代（DFWNG）和全氟取代（PFWNG）的马鞍形卷曲纳米石墨烯，并保留了其完整的π共轭结构。由于包含七元环，该卷曲纳米石墨烯展现出手性，而边缘全氟取代则增加了消旋能垒，使得PFWNG在-10°C条件下实现手性拆分。凭借完整的π共轭结构以及边缘氟取代，PFWNG的LUMO轨道能级显著降低，从而表现出良好的电子受体特性，其电子迁移率与知名材料PC61BM相当。此外，PFWNG的边缘全氟化不仅提高了材料的溶解性、热稳定性，还增强了疏水性，这使得PFWNG在耐热且疏水性的n型半导体材料中具有广阔的应用前景。该工作代表了纳米石墨烯边缘全氟化研究的新开端。
该论文在beat365官方网站郑兰荪院士、谢素原院士、张前炎教授的共同指导下完成。张前炎教授为独立通讯作者， 2019级博士生张雪鹏和2020级博士生营思维为共同第一作者，并得到课题组其他老师和研究生的帮助。研究工作得到国家自然科学基金委（22271238、92361303、92061204、21827801、92061000、21901217、21934004、21721001、22201209、91961113）等资助。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c09373
