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碳炔（carbyne）材料因存在大量sp雜化碳原子而具有各種優異性能。僅由sp-C 原子組成的3D碳炔材料具有大量膨脹的納米孔和更穩定的剛性骨架，其優異的空間本征性質可能表現出卓越的潛在特性和應用，但關于3D 富炔材料合成的報道仍然很少。

在此，中科院青島能源所黃長水研究員等人展示了一種明確定義的3D多孔碳炔材料，名為鍺碳二炔，它由sp雜化碳原子通過四面體Ge原子橋接而成，形成類金剛石3D多孔結構。

SEM和TEM圖像證實了多孔形態，HRTEM和選區電子衍射直接證明了晶格間距為0.448 nm的結晶度。

圖1. Ge-CDY應用于鋰離子電池的電化學評估

實驗表征和DFT計算表明Ge-CDY由sp-雜化碳原子（二乙炔連接體）和Ge原子組成且具有分層多孔結構，賦予了優異的離子轉移和擴散電化學性能，這是實現高鋰存儲性能的關鍵因素。

Ge-CDY具有超高的理論和實測比容量（2701和2340 mA hg^-1），并實現了非凡的電化學性能，如超長循環穩定性和優異的倍率性能，這表明Ge-CDY是一種很有前途的負極材料。

圖2. Ge-CDY中的鋰儲存機制

Germanium-Carbdiyne: 3D Well-Defined sp-Hybridized Carbon Based Material with Superhigh Li Storage Property, Energy & Environmental Materials 2021. DOI: 10.1002/eem2.12269

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青島能源所黃長水EEM：具有超高鋰存儲性能的鍺碳二炔材料

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