CVD法制备石墨烯
1. Proc Natl Acad Sci：液态铜上生长大面积 、六角形、单晶石墨烯
六边形石墨烯片在钨基底上平坦液态铜表面的生长
本文亮点
✦消除晶界的影响，导致低的成核密度和成核更均匀
✦石墨烯片悬浮在液态铜表面能自组装成致密、连续的膜
✦能获得单层、单晶、大面积、形状规则、单分散石墨烯片
✦单个规则六角石墨烯尺寸大于100微米
文献链接
D. Geng,B. Wu,Y. Guo,L. Huang,Y. Xue,J. Chen,G. Yu,L. Jiang,W. Hu, & Y. Liu, Uniform hexagonal graphene flakes and films grown on liquid copper surface, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109 (21) 7992-7996, (2012).
https://doi.org/10.1073/pnas.1200339109
2. Journal of the American Chemical Society：石墨烯的分形刻蚀
六边形石墨烯片在钨基底上平坦液态铜表面的生长
本文亮点
首先产生简单的支化状线条，然后类似的线状结构继续生长，逐步形成分形结构
文献链接
Dechao Geng, Bin Wu, Yunlong Guo, Birong Luo, Yunzhou Xue, Jianyi Chen, Gui Yu*, Yunqi Liu*, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 17, 6431–6434
https://doi.org/10.1021/ja402224h
3. Journal of the American Chemical Society：二氧化硅基片上氧辅助生长多晶石墨烯
本文亮点
✦直接制备的石墨烯场效应晶体管FETs，迁移率约 531 cm2V-1s-1
✦与硅工艺兼容
文献链接
Chen, Y. Wen, Y. Guo, B. Wu, L. Huang, Y. Xue, D. Geng, D. Wang, G. Yu, and Y. Liu, “Oxygen-aided synthesis of polycrystalline graphene on silicon dioxide substrates”, J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 17548.
https://doi.org/10.1021/ja2063633
4. Advanced Materials：两段法在氮化硅基片上生长石墨烯薄膜
本文亮点
✦光学显微镜显示均匀的形貌
✦SEM显示多晶结构
✦薄膜中石墨烯畴晶的尺寸达1 μm
文献链接
Chen, Y. Guo, Y. Wen, L. Huang, Y. Xue, D. Geng, B. Wu, B. Luo, G. Yu, and Y. Liu, “Two-Stage Metal-Catalyst-Free Growth of High-Quality Polycrystalline Graphene Films on Silicon Nitride Substrates”, Adv. Mater. 2013, 25, 992.
https://doi.org/10.1002/adma.201202973
5. Advanced Materials：接近平衡态在各种介电衬底上生长单晶石墨烯
本文亮点
✦高质量单晶石墨烯最大尺寸11微米
✦载流子迁移率达 5650 cm2/V s
文献链接
Chen, Y. Guo, L. Jiang, Z. Xu, L. Huang, Y. Xue, D. Geng, B. Wu, W. Hu, G. Yu, and Y. Liu, “Near-Equilibrium Chemical Vapor Deposition of High-Quality Single-Crystal Graphene Directly on Various Dielectric Substrates”, Adv. Mater. 2014, 26, 1348.
https://doi.org/10.1002/adma.201304872
6. Nano Letters：氮掺杂的石墨烯
本文亮点
✦氮掺杂是调控电学性能的一种有效手段：打开带隙，并具有n型导电特征
✦存在三种形式的氮：石墨氮吡啶氮和吡咯氮
✦n-半导体迁移率200-450cm2 /V s，开关比103
文献链接
Wei, Y. Liu, Y. Wang†, H. Zhang, L. Huang and G. Yu, “Synthesis of N-Doped Graphene by Chemical Vapor Deposition and Its Electrical Properties”, Nano Lett. 2009, 9, 1752.
https://doi.org/10.1021/nl803279t
7. Journal of the American Chemical Society：吡咯分子间脱氢低温生长氮掺杂单晶石墨烯
本文亮点
✦Dirac点位移到负的栅电压
✦ n-型导电特性
✦n-半导体迁移率53.5-72.9 cm2 /V s
文献链接
Xue, B. Wu, L. Jiang, Y. Guo, L. Huang, J. Chen, J. Tan, D. Geng, B. Luo, W. Hu, G. Yu, and Y. Liu, “Low Temperature Growth of Highly Nitrogen-Doped Single Crystal Graphene Arrays by Chemical Vapor Deposition” J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 11060.
https://doi.org/10.1021/ja302483t
8. Advanced Materials：大面积纯单层电学性能均匀的单晶石墨烯制备
单晶Cu(111)箔的制备及表征
多层石墨烯的自底向上蚀刻
本文亮点
✦“循环电化学抛光结合高温退火”的方法，制备了大尺寸(4x32 cm2)单晶Cu(111)基底。
✦采用两步碳源浓度供给的“自下而上选择性刻蚀”策略，成功制备了大面积单层单晶石墨烯(17 cm2)。
✦太赫兹时域光谱技术研究表明：薄膜平均面电导率为2.8 mS，平均载流子迁移率为6903 cm2V-1s-1。
文献链接
W. Q. Yao, J. N. Zhang, J. Ji, H. Yang, B. B. Zhou, X. Chen, P. Bøggild, P. U. Jepsen, J. L. Tang, F. Y. Wang, L. Zhang, J. H. Liu, B. Wu, J. C. Dong, Y. Q. Liu, Bottom-Up-Etching-Mediated Synthesis of Large-Scale Pure Monolayer Graphene on Cyclic-Polishing-Annealed Cu(111). Adv. Mater. 2022, 34, 2108608.
https://doi.org/10.1002/adma.202108608
9. Advanced Materials：石墨烯用作电极修饰材料
本文亮点
✦迁移率提高近10倍
✦ 接触电阻石墨烯/并五苯:0.16-0.18M，铜/并五苯:1.56M，银/并五苯:1.8M
文献链接
C. A. Di, D. C. Wei, G. Yu, Y. Q. Liu, Y. L. Guo and D. B. Zhu, “Patterned Graphene as Source/Drain Electrodes for Bottom Contact Organic Field-Effect Transistors,” Advanced Materials, Vol. 20, No. 17, 2008, pp. 3289-3293.
https://doi.org/10.1002/adma.200800150
10. Journal of the American Chemical Society：模板法制备石墨烯带
本文亮点
✦可控制备具有特定形貌的少层石墨烯带
✦4-9 V间可逆纳机电开关，烧断缝隙30-200纳米
✦逻辑或门
文献链接
Dacheng Wei，Yunqi Liu*，Hongliang Zhang，Liping Huang，Bin Wu，Jianyi，ChenGui Yu，Scalable Synthesis of Few-Layer Graphene Ribbons with Controlled Morphologies by a Template Method and Their Applications in Nanoelectromechanical Switches. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 31, 11147–11154
https://doi.org/10.1021/ja903092k
11. Nature Communications：石墨烯带/单壁碳纳米管分子内结
本文亮点
✦利用单壁碳纳米管，可控解离制备的分子内结
✦跨结栅极依赖整流行为
✦逻辑或门
✦光电流Ip1.6 nA; 光电压Vp: 270 mV
文献链接
Wei, D., Xie, L., Lee, K. et al. Controllable unzipping for intramolecular junctions of graphene nanoribbons and single-walled carbon nanotubes. Nat Commun 4, 1374 (2013).
https://doi.org/10.1038/ncomms2366
12. Advanced Materials：高分辨，大面积石墨烯电极的制备
本文亮点
✦咖啡环刻蚀技术
✦利用咖啡环效应，开创了一种“咖啡环平面印刷术”，✦制备了沟道长度1~2微米的石墨烯电极
文献链接
Zhang, L., Liu, H., Zhao, Y., Sun, X., Wen, Y., Guo, Y., Gao, X., Di, C.-a., Yu, G. and Liu, Y. (2012), Inkjet Printing High-Resolution, Large-Area Graphene Patterns by Coffee-Ring Lithography. Adv. Mater., 24: 436-440.
https://doi.org/10.1002/adma.201103620
MOFs和COFs的制备
1. Angew. Chem. Int. Ed.：电化学方法在铜箔上制备二维MOF薄膜
本文亮点
✦优点：大面积;均匀;可控;操作简单
✦薄膜的厚度由电位和生长时间控制
文献链接
Y. Liu, Y. Wei, M. Liu, Y. Bai, X. Wang, S. Shang, J. Chen, Y. Liu, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 2887.
https://doi.org/10.1002/anie.202012971
2. Advanced Materials：限域方法在绝缘衬底上制备二维MOF薄膜
晶圆级2D MOF薄膜制备示意图。
本文亮点
✦避免转移过程、条件温和、直接制备电子器件
利用毛细力将制备二维MOF薄膜的铜离子和5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉(TCPP)交替引入到由两片绝缘衬底组成的狭缝内，在限定的区域内发生配位反应，从而在石英、蓝宝石、硅片等绝缘衬底表面上直接生长出大面积的二维Cu2(TCPP) MOF薄膜。该方法不需要衬底转移，与目前的硅加工工艺相兼容。
所制备的MOF薄膜具有高的晶体质量, 薄膜电导率为0.007 S cm-1，相比其它羧酸基MOF材料（10–6 S cm–1）提高了3个数量级。
文献链接
Y. Liu, Y. Wei, M. Liu, Y. Bai, X. Wang, S. Shang, C. Du, W. Gao, J. Chen, Y. Liu, Face-to-Face Growth of Wafer-Scale 2D Semiconducting MOF Films on Dielectric Substrates. Adv. Mater. 2021, 33, 2007741.
https://doi.org/10.1002/adma.202007741
3. Angew. Chem. Int. Ed.：MOF材料模拟人脑神经突触
本文亮点
✦首次将二维金属有机框架薄膜材料作为活性层应用于模拟人脑突触功能
✦优异的光刺激突触可塑性特性，成功实现了突触的基础功能，包括长时程增强、短时程增强以及短时程增强向长时程增强的转换。
文献链接
Y. Liu, Y. Wei, M. Liu, Y. Bai, G. Liu, X. Wang, S. Shang, W. Gao, C. Du, J. Chen, Y. Liu, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 17440.
https://doi.org/10.1002/anie.202106519
4. Angew. Chem. Int. Ed.：近平衡液相法制备吡嗪链接的COF材料
近平衡液相法与传统溶剂热法制备二维有机框架材料的对比。
本文亮点
✦优点: 常温常压，无需封管，反应条件温和
✦高催化析氢活性
✦低过电位(45 mV at 10 mA cm-2)
✦非金属催化的最好结果
文献链接
Y. Bai, Y. Liu, M. Liu, X. Wang, S. Shang, W. Gao, C. Du, Y. Qiao, J. Chen, J. Dong, Y. Liu, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202113067.
https://doi.org/10.1002/anie.202113067
5. Nature Communications：一维导电金属有机框架纳米带的可控制备与光电器件
本文亮点
✦ 1,5-Diamino-4,8-dihydroxy-9,10-anthraceneedione (DDA-蒽醌)-Cu MOF，具有一维π-d共轭纳米带平面及面外π-π堆叠结构的纳米带层，从而实现沿二维方向的电荷传输
✦ 电学带隙与激子结合能分别约为0.49 eV和0.3 eV
✦ 组装柔性光电器件，模拟光刺激神经突触性能
文献链接
Shang, S., Du, C., Liu, Y. et al. A one-dimensional conductive metal-organic framework with extended π-d conjugated nanoribbon layers. Nat Commun 13, 7599 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41467-022-35315-0
6. Journal of the American Chemical Society：通过控制酸催化剂，实现了两种不同拓扑结构的2D COFs的选择性构筑
图1. 亚胺连接的HT-COFs和苯并咪唑连接的BI-HT-COFs的合成路线和模拟结构示意图。
本文亮点
✦首次报道了通过简单地改变酸催化剂，实现不同拓扑结构的二维共价有机骨架材料（2D COFs）的选择性合成，得到的HT-COFs和BI-HT-COFs在能带结构、化学稳定性、分子吸附以及催化活性等方面表现出不同的性质，从而具有不同的应用前景。这项工作不仅丰富了六氨基三苯类二维COF的拓扑结构，还提供了相关结构-性质的研究实例，将促进2D COFs的基础研究和潜在应用。
✦BI-HT-COFs用于光催化苯甲硫醚氧化
✦HT-COFs与Pd配位，用于电催化析氢
文献链接
Xinyu Wang, Minghui Liu, Youxing Liu, Shengcong Shang, Changsheng Du, Jiaxin Hong, Wenqiang Gao, Chunyu Hua, Helin Xu, Zewen You, Jianyi Chen,* and Yunqi Liu*，Topology-Selective Manipulation of Two-Dimensional Covalent Organic Frameworks, J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 26900−26907.
https://doi.org/10.1021/jacs.3c09699
7. Nature Communications：宽带吸收COFs的设计合成及高效光催化胺偶联
本文亮点
✦设计合成了基于DPP和噻吩基团的强给体-受体(D-A)COFs，TpDPP-Py COFs吸收范围从200 nm到900 nm。
✦首次发现COFs的双光子和三光子吸收特性，显著提高了太阳能利用率和光催化活性。
✦TpDPP-Py COFs在20分钟内对苄胺的选择性偶联转化率达到99%，选择性为98%，并对其他亚胺衍生物b表现出了接近100%的转化率。
文献链接
Fang, Y., Liu, Y., Huang, H. et al. Design and synthesis of broadband absorption covalent organic framework for efficient artificial photocatalytic amine coupling. Nat Commun 15, 4856 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41467-024-49036-z
8. Angew. Chem. Int. Ed.：二维取向COF基PN异质结构用于光催化合成H2O2
图1. 基于COFs材料的固有增强型光催化策略。
本文亮点
✦MoS2衬底表面生长COF，形成有序异质结构
✦与硅片衬底相比，MoS2衬底表面生长的COF具有面内取向结构
✦高度有序的层间堆叠、给体-受体的定向排列，以及PN结构，为电荷传输提供有效路径，显著提升光化性能
该项研究，通过单分子MoS2诱导COFs薄膜自组装技术，构筑了高取向COFs/MoS2 PN结薄膜，使催化剂内建电场提高了3倍，显著促进了光生载流子分离效率。最终获得了8154 μmol·g-1·h-1的质量活性，显著高于单一催化剂性能。
文献链接
M. Liu, Y. Xu, Y. Liu, S. Shang, W. Gao, X. Wang, J. Hong, H. Xu, C. Hua, Z. You, Z. Zhou, S. Guo, Y. Liu, J. Chen, Constructing Large-Area Oriented Covalent Organic Framework Based PN Heterostructure Films to Enhance Artificial Photosynthesis of H2O2, Angew. Chem. Int. Ed.. 2025, 64, e202505491.
https://doi.org/10.1002/anie.202505491
9 Journal of the American Chemical Society：快速合成晶习可控的单晶共价有机框架
图1 大尺寸单晶COF-300的晶体生长路线（右上角的框显示了COF-300单形和复形结构）。
图2 “催化剂-调节剂”双变量精准调控单晶COF-300的晶体习性。
本文亮点
✦提出缩醛/苯胺调控策略，研究三维晶体生长习性
✦实现大尺寸COF-300单晶的快速高效生长,1h生长到60 mm;48h生长到120um;30天生长到300 um
文献链接
Wenqiang Gao†, Ziao Chen†, Jiaxin Hong, YinYue Zhang, Zhao Yang, Minghui Liu, Xinyu Wang, Shengcong Shang, Zewen You, Zhihao Shao, Jichen Dong, Yunlong Guo, Jianyi Chen*, and Yunqi Liu*，Title: Rapid Synthesis of Single-Crystal Covalent Organic Framework with Controllable Crystal Habits, J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 18, 15459–15468.
https://doi.org/10.1021/jacs.5c01638
10. Nature Communications：可逆形状记忆二维共价有机框架
2D COF层间可逆滑移调控及其气体分离应用
设计亮点
✦首次提出并定义了“可逆形状记忆二维共价有机框架材料”的概念
✦原位监测可逆形状记忆转换过程，并揭示可逆转换的内在机制。
✦首次发现二维共价有机框架限域孔道内的反常物理现象 - 热冰。
文献链接
Shao, M., Chen, J., Gao, W. et al. Reversible shape memory two-dimensional covalent organic frameworks. Nat Commun 16, 9025 (2025).
https://doi.org/10.1038/s41467-025-64077-8
11. Journal of the American Chemical Society：自拓展熔盐驱动的图案化二维晶体生长
图1 图案化晶体制备及自拓展熔盐驱动晶体生长过程
本文亮点
✦TMD晶体具有多级结构，由顶部的二维晶体与介于晶体和基底之间的中间层组成。
✦揭示了晶体生长过程是由熔融盐铺展驱动的，铺展过程既作为微反应器为化学反应提供局域化介质，避免了传统化学气相沉积法的全局成核，同时又作为液态基底将反应限制于液态熔融盐表面，保证了高质量单层二维晶体的生长。
✦实现了二维TMD晶体的可控图案化生长。
文献链接
Self-Expanding Molten Salt-Driven Growth of Patterned Transition-Metal Dichalcogenide Crystals
(J. Am. Chem. Soc., 2022, DOI:10.1021/jacs.2c02518)
文献链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c02518
12. Nature：二维单层聚富勒烯的合成
Figure 1. 二维单层聚合物C60的结构
图1. 单晶XRD测试分析出的qHP C60和qTP C60晶体结构。
本文亮点
✦提出了碳簇代替原子构筑碳材料的新策略
✦融合“自下而上”和“自上而下”的制备方法，合成了新型碳的单晶材料
✦获得了具有适宜带隙的半导体二维碳材料
文献链接
Lingxiang Hou, Xueping Cui, Bo Guan, Shaozhi Wang, Ruian Li,Yunqi Liu, Daoben Zhu, Jian Zheng. Synthesis of a monolayer fullerene network. Nature. 2022.
文献链接：https://doi.org/10.1038/s41586-022-04771-5
刘云圻院士简介：复旦大学教授，中国科学院院士，发展中国家科学院院士。长期从事分子材料与器件的研究，发展了高性能分子材料的设计思想，提出了性能调控的新方法，合成了具有优异光电性能的新型π共轭分子材料。共发表SCI论文600余篇，他人引用3万余次，h因子大于80，获授权中国发明专利70项，出版专著两部及19章节；在国内外学术会议上做大会/邀请报告150余次。2007，2016年获国家自然科学二等奖各一项，2017年获北京市科学技术一等奖一项，十次获中国科学院优秀导师奖等。2014, 2015, 2016和2017年入选汤森路透全球高被引科学家目录。
