本项目研究两维石墨烯晶体的外延生长、石墨烯与衬底界面上插层反应以及石墨烯在表面化学中的应用。利用原位的谱学和显微学手段从微观层次上研究石墨烯在金属和SiC表面上的生长过程,理解了石墨烯的生长机制,实现石墨烯的可控生长。在Ru(0001)表面获得全同尺寸的纳米石墨烯量子点,利用该纳米石墨烯结构作为基本的构建单元进行表面自组装实现从纳米到毫米石墨烯的制备。进一步控制生长条件还可以得到层数可控的多层石墨烯以及宏量状态的石墨烯材料。其次,研究了石墨烯与衬底界面上的插层反应,在该界面上进行O、Si、Pb等元素的插层反应,提出两种不同的插层反应机制来解释不同元素在界面上的插层过程;通过插层来调变石墨烯的表面电子结构,获得自支撑状态的外延石墨烯,为石墨烯的器件应用打下基础。最后,以石墨烯和金属/石墨烯为模型体系开展表面化学和表面催化研究,发现石墨烯与金属衬底表面之间形成独特的两维限域空间,能够对界面上表面化学过程进行有效调控,为界面限域化学研究开辟了一个独特的领域。
英文主题词graphene; surface catalysis; intercalation; interface confinement; nanographene