纳米石墨烯作为石墨烯的有限尺寸模型，因其独特的π共轭结构和可调控的电子结构和光物理化学性质，在纳米电子学、光电子学和催化等领域备受关注。原子的掺杂可以有效调控纳米石墨烯的电子结构和性质。然而相较于传统的非金属杂原子掺杂体系，纳米石墨烯的精准金属掺杂还有待发展。在前期工作中（Nat. Commun. 2025, 16 , 1534），北京师范大学柯贤胜课题组和合作者首次提出了在分子层面纳米石墨烯精准金属掺杂的概念，并且建立了碳杂卟啉辅助的纳米石墨烯精准金属掺杂策略，可以将不同大小的11族金属离子可控地插入到纳米石墨烯碳骨架上。这类金属纳米石墨烯配合物可被戴维斯氧化剂氧化，实现纳米石墨烯骨架内部的精准后合成氧掺杂（Precis. Chem. 2025, 3, 456−462），然而将更高活性的金属中心直接精准嵌入纳米石墨烯碳骨架仍是未知的挑战。

四价Ni配合物由于很高的反应活性，近年来受到广泛关注，然而合成稳定的四价Ni配合物挑战性很大，而且目前据我们所知还没有卟啉类配体的四价Ni配合物的报道。我们课题组希望通过对吡咯单元的改造来调节纳米石墨烯-碳杂卟啉杂化体系对金属离子的配位能力，从而实现对高价Ni离子的配位。如图1所示，meso-五氟苯基取代的第一代纳米石墨烯配体为负三价空腔，适配第11族金属阳离子，但是这类配体螯合第10族金属离子比较困难。我们进一步引入邻苯二吡咯单元，得到了具有负二价空腔的第二代纳米石墨烯配体，但是该配体能够螯合Pd2+（Org. Lett. 2025, 27, 9939−9944），但是Ni配合物的合成不成功。最近我们将二吡咯烷酮引入到纳米石墨烯体系，不仅成功实现了Ni2+配合物的合成，而且进一步氧化得到一个形式Ni4+配合物。该四价Ni纳米石墨烯配合物在固态条件下具有良好的稳定性，其结构也通过单晶X-射线衍射进行了表征。

图1. 纳米石墨烯配体的改造

图2. 四价Ni介导的纳米石墨烯的后合成氧掺杂

该四价Ni纳米石墨烯配合物，在室温条件下能与水反应，可以选择性在金属-碳键之间精准插入一个O原子，实现了无需外加强氧化剂，温和条件下的纳米石墨烯的后合成氧掺杂。进一步研究表明，该方法还能在温和条件下实现N原子的精准掺杂，相关的工作正在进一步研究和整理中。因此，该工作不仅进一步推进了纳米石墨烯的精准金属掺杂化学，而且基于四价Ni配合物的高反应性，反过来为纳米石墨烯精准后合成杂原子掺杂打开了全新的大门。该工作得到了叶生发教授课题组在理论计算方面的大力支持。相关成果以“Doping a Nanographene with a Formal NiIV Center”为题在线发表于Journal of the American Chemical Society。北京师范大学为该工作的第一通讯单位，化学学院2022级博士生宗兆辉为文章的第一作者，柯贤胜和叶生发教授为论文的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、北京师范大学及中国科学院的经费资助。