日前，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授俞書宏和梁海偉團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種過渡金屬鹽催化有機(jī)小分子碳化的合成新途徑，實(shí)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(jìn)展》上。

    有機(jī)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(jī)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(duì)上述挑戰(zhàn)，研究人員提出一種過渡金屬輔助有機(jī)分子碳化的方法，通過使用過渡金屬鹽輔助熱解有機(jī)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(jī)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(jī)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(shí)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。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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