日前，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授俞書宏和梁海偉團隊設(shè)計出一種過渡金屬鹽催化有機小分子碳化的合成新途徑，實現(xiàn)了在分子層面可控的宏量合成多孔摻雜碳納米材料。研究成果發(fā)表在7月27日出版的《科學(xué)進展》上。

有機小分子因其存在廣泛、種類多樣、元素豐富，是一種理想的制備碳納米材料的前驅(qū)體。但在高溫下，有機小分子的高揮發(fā)性使得其作為原料制備碳納米材料必須使用復(fù)雜方法和設(shè)備，如化學(xué)氣相沉積和高壓密閉合成。

針對上述挑戰(zhàn)，研究人員提出一種過渡金屬輔助有機分子碳化的方法，通過使用過渡金屬鹽輔助熱解有機小分子來制備碳納米材料。在高溫?zé)峤膺^程中，過渡金屬鹽不僅能提高小分子的熱穩(wěn)定，還能催化其聚合優(yōu)先形成相應(yīng)的聚合物中間體，避免有機小分子在高溫?zé)峤庵袚]發(fā)，最終形成碳納米材料。

他們發(fā)現(xiàn)，至少15種有機小分子和9種過渡金屬鹽可以作為碳前驅(qū)物和催化劑來制備相應(yīng)的碳基納米材料，同時多種硬模板可以用在該方法中來提高所得材料的比表面積和多孔性。研究表明，該方法是一種普適、簡單、高效的碳納米材料合成方法。

該法制備的多孔碳納米材料在選擇性乙苯氧化、硝基苯氫化、析氫反應(yīng)、氧還原反應(yīng)中，均表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。

相關(guān)論文信息：Science Advances 2018, 4, eaat0788

來源：中國科學(xué)報