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Nano Today
正式出版以“Graphdiyne: new synthetic methods, multi-scale catalysis, novel properties and emerging applications”为主题的二维碳石墨炔专刊。本期专刊由中国科学院化学研究所
李玉良
院士、国家纳米科学中心
陈春英
研究员和中国科学院过程工程研究所
王丹
研究员担任特邀编辑。
【研究背景】石墨炔是由碳碳炔键（sp碳）将苯环（sp2
碳）共轭连接形成的二维平面全碳材料。石墨炔中独特的原子排列赋予了它特殊的化学和电子结构和独特的物理化学性质，比如丰富的碳化学键、大的共轭体系、天然的孔洞结构、本征带隙、表面电荷不均匀分布带来无限天然活性位点数量以及可在任意基底表面低温可控生长等典型本征性质。这些特性赋予石墨炔在生长、组装和性能调控等方面具有巨大优势和先进性。2010年中国科学院化学研究所李玉良院士在国际上首次成功地合成石墨炔。石墨炔的出现开启了碳材料研究的一个全新领域，改变了科学家们对传统碳材料的理解，逐渐在化学、材料、物理、智能信息和生命科学等领域形成新的研究方向，并在上述领域提出了系列重要新概念和发现了一些新现象、新性质和新性能。
本期专刊包含2篇综合评述和8篇研究论文，总结了二维碳石墨炔在催化、能源、光电子、生命科学、信息智能以及新模式转换等方面的应用，展示了石墨炔材料在诸多前沿领域的优势和先进性，并从多个角度诠释了二维碳石墨炔基础科学和应用科学研究的巨大潜力。
综合评述01 Investigating graphdiyne based materials for rechargeable batteries
Ze Yang, Deyi Zhang, Kun Wang, Jianjiang He, Jiazhu Li, Changshui Huang* (
Nano Today2022
,
46
, 101588; DOI: 10.1016/j.nantod.2022.101588)
本文全面系统地分析了石墨炔基电化学能源材料的理论研究、制备和可充电电池应用的最新研究进展；激发了人们对石墨炔基新型电化学材料的可控制备及储能应用的兴趣。此外，本文还着重介绍了石墨炔基电化学材料研究中的关键问题、挑战和前景，并为探索和开发石墨炔基电化学材料的其他储能应用提供科学指导和合理的设计思路。
02 Recent advances in graphdiyne materials for biomedical applications
Wen Yu, Gang Song, Fengting Lv*, Yiming Huang, Haotian Bai, Shu Wang** (
Nano Today2022
,
46
, 101616; DOI: 10.1016/j.nantod.2022.101616)
本文首先概括了石墨炔独特的电学和光学性质，随后系统分析总结了石墨炔基材料在生物医学应用中所展现的独特优势以及所取得的系列令人振奋的研究进展，并对该领域面临的挑战和未来的发展前景进行了展望。
研究论文03 Highly selective and durable of monodispersed metal atoms in ammonia production
Zhiqiang Zheng, Lu Qi, Yurui Xue*, Yuliang Li (
Nano Today
,
2022
,
43
, 101431; DOI: 10.1016/j.nantod.2022.101431)
本文利用石墨炔富炔结构、孔洞结构与金属原子之间的不完全电荷转移效应，以及多孔结构的空间尺度效应，提出了金属离子锚定-电子转移-原位还原锚定零价金属的稳定过程，成功在石墨炔上锚定了零价铜金属原子，实现了金属原子与石墨炔本体的不完全电荷转移，大大增加了催化剂的活性位点使催化活性位点数量最大化以及活性组分的高度分散，并成功实现室温、常压下的高选择性、高活性电催化硝酸根还原制氨。
