《結構參數可控的中空多孔碳納米材料的合成與性能研究》是依託廈門大學，由方曉亮擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：結構參數可控的中空多孔碳納米材料的合成與性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：方曉亮
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以中空多孔碳納米材料、中空多孔包裹型碳基納米材料的控制合成為主要對象和獲得具有良好套用前景的中空多孔碳納米材料、中空多孔包裹型碳基納米材料為主要目標，本項目研究主要包括如下四部分：(1)基於陽離子表面活性劑輔助的酚醛樹脂包裹合成策略來構築能夠有效調控中空多孔碳納米材料的形貌、尺寸和孔道結構，碳殼厚度和石墨化程度等結構參數的合成體系。(2)通過構-效關係研究來設計和合成具有特定結構和性能的中空多孔碳納米材料以滿足其在超級電容器，鋰離子電池和鋰-硫電池等方面的套用需求。(3)建立可對內包活性材料和中空多孔殼層進行調控的中空多孔包裹型碳基納米材料的合成方法。(4)通過功能性核心的設計和結構參數的最佳化來獲得在鋰離子電池和限域催化領域中具有良好前景的中空多孔包裹型碳基納米材料。項目學科交叉性強，通過項目實施可以為中空多孔碳納米材料的合理設計與套用提供重要指導。
結題摘要
中空多孔碳納米材料因其在催化、鋰離子電池、鋰硫電池、超級電容器、吸附和生物醫學等眾多領域的良好套用前景，受到了研究者們的廣泛關注。然而，如何針對中空多孔碳納米材料進行精準的結構設計和控制合成仍然具有很強的挑戰性。基於此目標，本項目研究內容圍繞著合成方法學開發，進而針對儲能和催化套用領域設計和最佳化中空多孔碳納米材料，展開了以下四個方面的研究：（1）開發“陽離子表面活性劑輔助的酚醛樹脂包裹”策略以控制合成中空多孔納米球和“球套球”型中空多孔碳納米球；（2）開發“無機-有機共組裝”策略以控制合成備氮摻雜型中空多孔碳納米球；（3）開發氫氧化鎂模板法以合成分級多孔結構的中空多孔碳納米片；（4）相關材料被成功地套用於限域催化、超級電容器、鋰離子和鋰硫電池等領域。特別需要指出的是，傳統的中空多孔碳納米材料作為電極材料因其巨大的內部空腔導致體積能量密度過低。本項目開發的一些新型中空多孔碳納米材料，如“球套球”型中空多孔碳納米球，摻雜型中空多孔碳納米碗和中空多孔碳納米片能夠顯著提升能量密度，為中空多孔碳納米材料的套用提供了新機遇。執行期間，項目已表在國際學術期刊上共發表學術論文6 篇，包括1 篇 Adv. Energy. Mater.和1篇Adv. Funct. Mater.。
