插层石墨的电子特性助力化学合成多样化应用

    这种深金色的钾插层石墨KC8（编号19-1935）是一种引人注目的材料。其独特的色彩源于其结构——钾原子嵌入平面石墨层之间（图1）。1965年，G.R.Hennig提出，插层化合物的颜色反映了钾原子向石墨的电荷转移程度^[1-2]。这种色泽鲜明的材料因此展现出丰富的电子与氧化还原特性，具有广泛的应用潜力。

KC8：石墨插层化合物（GICs）的经典范例

    KC8是石墨插层化合物（GICs）中最基础且被广泛研究的代表。在这类主-客体体系中，主体（石墨）通过电荷转移与客体（钾）相互作用。

    普通石墨因sp²杂化碳原子仅存在离域电子，而KC8凭借快速的电子交换拥有更高的导电性。其额外离域电子可在石墨层间自由迁移，表面还提供可参与反应的电子。关于KC8电子结构的深入分析，可参考文献3和4。

图1. 钾插层石墨KC8的简化结构：(a) 二维投影；(b) 三维侧视图

强还原性与化学合成应用

    钾石墨是一种极强的还原剂，被广泛用作化学合成催化剂。粉末状KC8不溶于有机溶剂，通过异相反应发挥其高表面积优势。位于插层边缘的钾原子更易参与反应，其还原电位与金属钾相近，化学行为与游离钾一致。

KC8的强还原能力可用于：

• 元素间多重键的形成
• 聚合催化
• 有机合成中的偶联反应
• 构建多种有机金属配合物^[5-11]

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参考文献：

1. Synthetic Metals, 1995, 74, 201
2. J. Chem. Phys., 1965, 43, 1201
3. Phys. Stat. Sol., 1996, 196, 131
4. Phys. Rev. B., 2009, 79, 205106
5. Organometallics, 2007, 26, 4737
6. J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 12412
7. J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 5460
8. ACS Cent. Sci., 2017, 3, 217
9. Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 1874
10. Inorg. Chem., 2018, 57, 20
11. Chem. Eur. J., 2018, 24, 826

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