赵东元院士Small Methods: 利用三聚氰胺-甲醛树脂制备的单分散超高氮含量介孔碳纳米球

雨辰

2021-02-21

介孔碳纳米球具有高热稳定性、良好的导电性及较短的传输路径等优点，在催化、吸附和储能等领域具有广泛的应用。在碳骨架中引入杂原子，例如氮原子，可以有效提高碳材料自身的物理化学性质。然而，目前所报道的介孔碳纳米球的氮含量普遍较低。因此，制备高含氮介孔碳纳米球仍然是一项巨大的挑战。

有鉴于此，复旦大学的赵东元院士等人，通过水相乳液聚合自组装的方法成功合成了超高氮含量（15.6 wt%）的单分散介孔碳纳米球。

本文要点

1）首次展示了一种水乳液聚合自组装方法，该方法以三聚氰胺-甲醛树脂低聚物为前体来合成超高氮含量介孔聚合物纳米球。在合成过程中，从碱性到酸性条件的变化对于单分散介观结构的聚合物纳米球的形成至关重要。

2）由于在热解过程中三嗪稳定在共价聚合物网络中的独特结构，制备的介孔碳纳米球在800℃热解后仍具有超高的含氮量(可达15.6% wt%)，是介孔碳纳米球中含氮量最高的。

3）此外，这些单分散的介孔碳纳米球具有高表面积（≈883m² g^-1）和大孔径（≈8.1nm）。作为钠离子电池的阳极，超高含氮介孔碳纳米球具有出众的倍率性能（在3 A g^-1的高电流密度下为117 mAh g^-1）和高可逆容量（在0.06 A g^-1时为373 mAh g^-1），是一种很有前途的能量存储材料。

参考文献：

Dingyi Guo et al. Monodisperse Ultrahigh Nitrogen‐Containing Mesoporous Carbon Nanospheres from Melamine‐Formaldehyde Resin. Small Methods, 2021.

DOI: 10.1002/smtd.202001137

https://doi.org/10.1002/smtd.202001137