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2023年01月13日
【市场星报】中国科大构建出新型人工碳晶体

记者 祁琳

星报讯 1月12日,记者从中国科学技术大学获悉,该校朱彦武教授研究团队通过对富勒烯C60分子晶体进行电荷注入,在常压条件下构建了C60聚合物晶体以及长程有序多孔碳晶体,并实现了其克量级制备。1月12日,研究成果发表于国际学术期刊《自然》。

朱彦武介绍,“这里的长程有序多孔碳晶体,微观上具有多孔特征,但完整保留了晶体的宏观周期性,是一类新的人工碳晶体,未来可能在能量存储、离子筛分、负载催化等领域具有潜在应用。电荷注入技术为构建这类碳基晶体材料提供了一种拼‘乐高’式的制备技术,有望成为在原子级精度上调控晶体结构的新手段。”《自然》审稿人称,“论文中给出的结果令人信服,对晶体学和材料科学领域具有重要意义。”

碳是自然界最常见的元素之一,碳原子之间通过不同排列方式,能够形成多种结构,比如大众熟知的石墨、金刚石等,已经广泛应用于各个领域。 近年来,富勒烯、纳米碳管、石墨烯和石墨炔等新型碳材料的发现和发展,引起了广泛的关注与研究热潮。朱彦武团队长期致力于发展新型碳材料的规模化制备技术。早在2011年,团队成功地将石墨烯片层重构成为兼具高比表面积、高电导率和负曲率结构的“活化石墨烯”,作为超级电容器电极材料表现出优异性能,该研究成果曾发表在《科学》上。此后,团队进一步探索了“活化”方法的普适性。

在此次研究中,该团队创造性地使用氮化锂对富勒烯碳60分子晶体进行电荷注入,并在温和温度下进行热处理,最终得到大量的碳60聚合物晶体以及长程有序多孔碳晶体。据介绍,这种长程有序多孔碳晶体,微观上具有多孔特征但完整保留了晶体的宏观周期性,是一类新的人工碳晶体,未来可能在能量存储、离子筛分、负载催化等领域具有潜在应用。电荷注入技术为构建这类碳基晶体材料提供了一种拼“乐高”积木式的制备方式,有望成为在原子级精度上调控晶体结构的新手段。

接下来,该团队将系统地研究长程有序多孔碳基晶体的性质,期望通过精细调节实验参数进一步调控晶体的原子级结构特征,探索更多的性质和应用。


市场星报  2023-01-13

http://www.scxb.com.cn/html/2023-01/13/content_343612.htm


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