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納米多孔碳對包括能源儲存在內的各種應用都非常有吸引力。它們通常采用組裝兩親分子或多孔無機模板的模板化方法進行合成。在該家族的不同成員中，由亞10 nm無定形碳納米管和由于其細孔壁而形成的超高比表面積組成的類CMK-5結構在各個方面具有最佳性能。然而，這種中空結構的中孔碳的制備需要精心調整模板孔壁的表面性質并選擇特定的碳前體。因此，成功的案例非常有限。

圖1 材料制備及表征

武漢大學顧棟、馬普所Ferdi Schüth等報告了一種通用的硅醇輔助表面鑄造方法，采用許多有機分子（如糠醇、溶膠、2-噻吩甲醇、多巴胺、酪氨酸）和不同的結構模板來創建中空結構介孔碳和雜原子摻雜的衍生物。這些發現表明，有機分子與富含硅醇基的模板表面之間增強的相互作用是成功合成這種空心結構材料的關鍵。這種表面鑄造策略使得高比表面積的介孔碳材料的合成具有廣泛的適應性，也能實現大規模合成。

圖2 材料的結構和形貌表征

合成的介孔碳材料具有超高的比表面積（2400 m² g^-1）、大的孔隙體積（4.0 cm³ g^-1）和孔徑可以精確控制在亞納米級的結構特征。固態¹H MAS NMR和FT-IR光譜驗證了功能模板和碳前體之間增強的表面相互作用是成功合成這種中空結構材料的關鍵。

作為概念驗證，由MCF-OH模板化的SCC-3-FA-50電極在電流密度為0.1 A g^-1時顯示出1460 mAh g^-1的優異可逆儲鋰容量、出色的倍率能力（5 A g^-1時為320 mAh g^-1），以及卓越的循環性能（2000次循環，5 A g^-1）。總的來說，這種硅烷醇輔助的表面鑄造策略為制造具有特殊結構參數的介孔碳提供了新的見解和靈感，在儲能和轉化、催化、電子等領域有著許多潛在的應用。

圖3 儲鋰性能研究

Versatile Synthesis of Hollow-structured Mesoporous Carbons by Enhanced Surface Interaction for High-performance Lithium-ion Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202305050

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?武大/馬普所AM：通用硅醇輔助法合成中空介孔碳，實現高性能儲鋰！

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