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傳統(tǒng)多孔碳的制備方法主要集中在模板法、高溫碳化等方法,這些方法無法實(shí)現(xiàn)從分子水平上設(shè)計(jì)、制備多孔碳。因此,如何從分子水平上設(shè)計(jì)、制備多孔碳并控制其碳原子雜化方式一直都是研究者面臨的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。
2018年6月,吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院賁騰教授研究組與英國蘭卡斯特大學(xué)A. Trewin的團(tuán)隊(duì)合作在《Angew》上發(fā)表了題為“一種有機(jī)合成的三維多孔碳”(A 3-D Organically Synthesized Porous Carbon)的研究論文,我院博士研究生趙自強(qiáng)為第一作者,吉林大學(xué)為第一完成單位。該工作被報(bào)道后,被《Angew》選為VIP論文(Very Important Paper,top 5 %),引起了國內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注。
該研究工作發(fā)展了一種新的合成策略,即采用乙炔基甲烷作為構(gòu)筑基元,通過有機(jī)合成的辦法制備出了具有獨(dú)特三維結(jié)構(gòu)的多孔碳(Organically Synthesized Porous Carbon, OSPC-1)。通過對結(jié)構(gòu)基元進(jìn)行設(shè)計(jì),所制備的多孔碳實(shí)現(xiàn)了世界上首例完全由sp3與sp碳構(gòu)成的碳材料。OSPC-1具有優(yōu)異的比表面積和半導(dǎo)體特性,在鋰離子電池電極方面表現(xiàn)出超高的比容量和高電流密度下優(yōu)異的倍率性能,更重要的是OSPC-1在過充等苛刻條件下仍能夠完美抑制鋰枝晶生長,為解決石墨等傳統(tǒng)電極材料在鋰離子電池應(yīng)用中的枝晶難題提供了新的解決思路。
這一研究成果不僅為鋰離子電池電極材料提供了一種更安全、更高效的解決方案,更提出了一種從分子水平上設(shè)計(jì)制備多孔碳的策略,為今后功能多孔碳的制備提供了新的思路。
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全文鏈接:A 3-D Organically Synthesized Porous Carbon. Angew. Chem. Int. Ed. 2018; DOI: 10.1002/anie.201805924
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201805924
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