ACS Nano：碳点的千克级合成与功能化用于出色的电化学储钾

Nanoyu

2021-03-17

碳点（CDs）是一种在三个维度上都具有小于10 nm的超小尺寸的碳材料，得益于其有巨大的优点而受到越来越多的关注。遗憾的是，其合成方法复杂，产率低，极大地限制了其大规模应用。

近日，中南大学侯红帅报道了以乙醛和氢氧化钠为原料制备CDs的最佳反应条件，并利用高效、低成本的Aldol缩合反应实现了千克级碳点（KCDs）的合成。

文章要点

1）该反应过程仅需2h，反应产物在常温常压下后可达千克级。此外，研究人员在反应中加入含杂原子的试剂对CDs进行改性。通过分别加入尿素和半胱氨酸，以改变CDs的表面状态，制备了氮掺杂（NCDs）和硫氮双掺杂（NSCDs）的功能性CDs。所合成的CDs具有产率高、分散性好、官能团丰富等优点，可作为制备碳材料的优良碳源。

2）研究人员将CDs可控组装的特点结合理论计算，设计了功能化一维碳纤维(CF)，并通过Zn化合物诱导CDs的组装，构建了一种高性能的储钾负极材料。所获得的氮掺杂碳纤维（NCF700）作为钾离子电池（PIBs）的负极具有出色的电化学性能。在电流密度为246.6 mA g⁻¹的条件下，100次循环后可以保持230.1 mAh g⁻¹的容量，当电流密度从100增加到2000 mAg⁻¹时，可以获得230.1 mAh g⁻¹的比容量。

这项研究提供了一种低成本、高产量的CDs制备方法，促进了CDs在电化学储能方面的实际应用。

参考文献

Lin Li, et al, Kilogram-Scale Synthesis and Functionalization of Carbon Dots for Superior Electrochemical Potassium Storage, ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.0c10624

https://doi.org/10.1021/acsnano.0c10624