近日，《德国应用化学（Angewandte Chemie International Edition）》以“A Large π-Extended Carbon Nanoring Based on Nanographene Units: Bottom-Up Synthesis, Photophysical Properties, and Selective Complexation with Fullerene C70” 为题在线发表了中国科学技术大学杜平武教授课题组关于大共轭纳米管片段的最新研究成果。该工作通过精确设计，利用四面体配合物结构特征，巧妙地在配合物模板上负载纳米石墨烯，随后通过还原消除反应，首次合成了基于纳米石墨烯单元的超纯环状π-共轭碳纳米管片段。
具有单一尺寸和手性的碳纳米管材料在纳米科技和电子学领域有着重要的应用潜力，但是合成长度和尺寸单一的碳纳米管是合成化学和材料化学领域的一个重要挑战。催化剂表面介导生长的方法在制备碳纳米管方面表现出巨大潜力，然而纳米管纯度始终是个难以克服的问题。从精确结构控制的角度考虑，利用自下而上的方法是制备高纯度碳纳米管的理想策略之一。典型的环对苯撑结构可以看作是扶手椅型碳纳米管的最短片段，可作为制备超纯碳纳米管的理想前体或模板，对其骨架进行π-共轭延伸，可望得到结构上接近碳纳米管的新型功能材料。
中国科学技术大学杜平武教授课题组先是以过渡金属Pd、Ni等催化的偶联反应，成功合成了具有两个石墨烯单元（六苯并蔻）嵌入的碳纳米管片段，并通过扫描隧道显微镜观察到该分子的形貌，实现了对环对苯撑结构的π-共轭修饰（Chem. Commun. 2016, 52, 7164.）。在此工作的基础上，该课题组利用四面体配合物模板的方法，合成出完全基于纳米石墨烯单元（六苯并蔻）的具有全π-共轭体系的碳纳米管片段，从而将合成碳纳米管片段的工作又向前推进了一步（图1）。通过与中科大杨上峰教授和浙江工业大学庄桂林教授合作，结合理论模拟计算，研究了其与富勒烯C70之间超分子相互作用，发现其与C70之间存在1：1的选择性结合现象。这种通过配合物模板的方法合成大共轭碳纳米管片段是对传统环对苯撑骨架的纵向延伸，是以自下而上方法制备超纯碳纳米管片段的一个新进展，为制备结构单一碳纳米管片段提供了新思路。论文的第一作者为本校化学与材料科学学院材料系的在读博士研究生路大鹏。该工作近日已发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上（DOI: 10.1002/anie.201608963）。
上述研究工作得到能源材料化学协同创新中心、国家自然科学基金委面上项目、新世纪优秀人才等的支持。
附文章链接：http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/anie.201608963/full
