AFM：多孔碳的结构设计和广泛应用

newbee

2020-02-25

多孔碳材料在各种与能源和环境相关的应用场景当中均表现出卓越的性能。过去的几十年，人们就孔尺寸，表面化学和结构方面，为多孔碳纳米结构的协调设计和制造方面做了大量研究。然而温故才能知新，澳大利亚阿德莱德大学王少彬和埃迪斯科文大学孙红旗等人回顾了碳结构的设计与应用相关的研究进展，其中包括水处理，CO₂捕获，锂离子电池，锂硫电池，锂金属负极，钠离子电池，钾离子电池，超级电容器和氧还原反应。然后，总结了用于多孔碳的结构控制和功能化设计的最新策略，以及有序、无定形或石墨结构的微孔，中孔，大孔和分级多孔碳的定制。

本文要点：

1） 有序的石墨微孔碳通常通过沸石模板化学气相沉积法制备。ZIF-8（硬模板），碱金属盐（活化剂），一些多孔聚合物或固体（自模板）通常用于制备无序微孔碳，而合成条件（前躯体的选择，温度和加热速率）将直接影响影响碳结构中的孔径分布。

2） 本文对碳材料的应用进行了全面的概述，描述了碳在每种适用场景下的特点，以及这些特点对其在不同领域中所发挥的作用。

3） 杂原子掺杂通常用于修饰碳材料的表面化学性质，可以引入有益的活性位点，但是过量掺杂可能会使多孔结构变化，并且某些原子（例如氧）的过量可能会损害碳的导电性。

4） 为了促进纳米多孔碳的进一步发展，对其结构-功能关系进行深入而系统的理解是十分必要的。

Wenjie Tian, et al. Porous Carbons: Structure‐Oriented Design and Versatile Applications, Adv. Funct. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adfm.201909265

https://doi.org/10.1002/adfm.201909265