以五苯基吡咯为核构筑新型氮结构性掺杂石墨烯及其性能研究

石墨烯因其二维结构赋予其具有特殊的性能，开创了纳米材料新的研究领域。如果能够对单一碳元素组成的石墨烯进行有效、可控掺杂，将提高石墨烯的半导体性能，但目前只做到了理论预测，尚没有通过实验得以实现。本申请在前期工作的基础之上，以五苯基吡咯为基本构筑单元，结合Diels-Alder环加成反应，合成以吡咯为核、氮含量与位置可预设、结构外边缘可功能化的氮掺杂型石墨烯。该申请将重点解决内环化反应效率、溶解性和后功能化问题，从而确定最佳合成方法与反应条件，开发内环化反应新催化体系；其次阐明氮掺杂石墨烯结构与性能（导电性、化学响应性、光－电转换等）之间的关系，并根据性能设计引入吡啶基团，使氮掺杂石墨烯结构中同时存在三价态氮和五价态氮，使其兼有n和p型半导体特性，进而赋予其特殊的性能；第三探索其在化学与生物传感器领域的应用。该申请希望通过上述的研究工作促进二维结构石墨烯基础理论、合成方法与应用的发展。