Nature Commun：纤维素水热合成碳球

纳米技术

2022-06-25

在批反应水热合成过程中，通常温度和反应体系的压力之间是相互耦合的。有鉴于此，清华大学张衍国、周会、西湖大学王蕾等报道发展了一种能够将反应温度和反应压力解耦的水热合成体系，这种方法在特定压力加热分解纤维素，显著的降低纤维素的降解温度，能够快速的制备亚微米碳球。

本文要点

（1）

发展了一种温度和反应压力解耦合的水热合成策略，分别调控反应温度（100-300 ℃）、反应体系压力（2-20 MPa），发现当体系的压力为20 MPa，纤维素在-117 ℃能够开始降解，在150 ℃开始形成亚微米尺寸碳球。

这种制备碳球的水热合成过程无需保持等温时间，因此相比于其他报道水热合成方法学更加快速。通过高压状态的水切断纤维素氢键，促进脱水反应，从而在温和条件实现纤维素的碳化。

（2）

通过对其生物精炼过程进行整体性评价，发现这种这种技术在使用氢炭替代化石染料或者用于土壤改良时，可能大幅度降低碳排放。

这种能够将温度和压力解耦的水热合成为发展符合可持续发展需求的碳材料提供可能。

参考文献

Yu, S., Dong, X., Zhao, P. et al. Decoupled temperature and pressure hydrothermal synthesis of carbon sub-micron spheres from cellulose. Nat Commun 13, 3616 (2022)

DOI: 10.1038/s41467-022-31352-x

https://www.nature.com/articles/s41467-022-31352-x