繼在石墨烯生長機(jī)理和大尺度石墨烯結(jié)構(gòu)測定等方面的研究取得系列進(jìn)展（ChemComm 47, 2011, 1470; Nat Commun 3, 2012, 699）后，中科院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室納米和界面研究組采用自行研制的深紫外激光光發(fā)射電子顯微鏡（DUV-PEEM）等手段，首次直接觀察到了單層石墨烯和金屬表面之間構(gòu)成的兩維限域空間中的表面反應(yīng)過程，并對(duì)這些過程的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了測定。這一結(jié)果近期被《德國應(yīng)用化學(xué)》接受發(fā)表。

　　由大化所包信和院士和傅強(qiáng)研究員等領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，近年來對(duì)金屬表面上石墨烯外延生長過程進(jìn)行的原位動(dòng)態(tài)表面研究，實(shí)現(xiàn)了石墨烯結(jié)構(gòu)從納米到毫米尺寸的可控生長；通過對(duì)石墨烯/金屬界面處形成的兩維空間中原子和分子插層過程的研究，成功實(shí)現(xiàn)了在界面上單層結(jié)構(gòu)的可控生長。

　　最近的研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯和金屬表面間形成的兩維納米空間中可以發(fā)生限域催化反應(yīng)。反應(yīng)物分子例如CO、O2分子可以插層到石墨烯表面下，插層分子的引入導(dǎo)致石墨烯/金屬界面結(jié)構(gòu)的變化，并能夠利用PEEM/LEEM進(jìn)行觀察。因此，單層石墨烯對(duì)其表面下的化學(xué)過程具有顯影的作用，使得科學(xué)家能夠利用表面成像技術(shù)例如LEEM/PEEM首次實(shí)現(xiàn)對(duì)限域狀態(tài)下單原子層反應(yīng)的原位研究，例如CO吸附脫附反應(yīng)、CO氧化反應(yīng)等，并能夠明確觀察到單層石墨烯對(duì)發(fā)生在其表面下化學(xué)過程的顯著限域效應(yīng)。

　　這一結(jié)果表明，可以利用深紫外PEEM/LEEM所具有的獨(dú)特的空間分辨和化學(xué)分辨能力，在多相催化、表面納米結(jié)構(gòu)生長等領(lǐng)域開展原位動(dòng)態(tài)研究。

　　相關(guān)研究得到了財(cái)政部、國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院“百人計(jì)劃”以及科技部的支持。