繼在石墨烯生長機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展（ChemComm 47, 2011, 1470; Nat Commun 3, 2012, 699）后，中科院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗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過程，并對這些過程的反應動力學進行了測定。這一結(jié)果近期被《德國應用化學》接受發(fā)表。

　　由大化所包信和院士和傅強研究員等領導的研究小組，近年來對金屬表面上石墨烯外延生長過程進行的原位動態(tài)表面研究，實現(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。反應物分子例如CO、O2分子可以插層到石墨烯表面下，插層分子的引入導致石墨烯/金屬界面結(jié)構(gòu)的變化，并能夠利用PEEM/LEEM進行觀察。因此，單層石墨烯對其表面下的化學過程具有顯影的作用，使得科學家能夠利用表面成像技術(shù)例如LEEM/PEEM首次實現(xiàn)對限域狀態(tài)下單原子層反應的原位研究，例如CO吸附脫附反應、CO氧化反應等，并能夠明確觀察到單層石墨烯對發(fā)生在其表面下化學過程的顯著限域效應。

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

　　相關研究得到了財政部、國家自然科學基金委、中國科學院“百人計劃”以及科技部的支持。