近日，我校机械工程学院生物质低碳技术与装备研究所马培勇教授团队在生物质制备超薄二维多孔碳材料方面取得重要进展，相关成果“Efficient preparation of biomass-based ultra-thin 2D porous carbon materials by in-situ template-activation and its application in sodium ion capacitors”发表在国际著名期刊《Advanced Functional Materials》。
在能源战略转型背景下，发展可再生洁净能源和高效储能装置对“双碳”目标的实现具有重要意义。针对这一重大需求，马培勇教授团队利用来源广泛的农林生物质与草酸钾在氮气氛围下直接共热解，成功制备出比表面积高、孔隙结构发达、碳层厚度可调的超薄二维多孔碳材料，在电化学储能方面展现出了极大的潜力。研究发现，草酸钾在热解过程中首先作为反应物参与生物质热解反应，其分解产物碳酸钾则作为原位模板剂和活化剂。碳酸钾通过活化外层碳结构形成纳米孔，并调节碳材料的厚度和石墨化程度。研究还发现，在载气中添加0.2 vol% NH3，可以在不破坏超薄二维结构的情况下，实现N原子掺杂并提高材料比表面积(1802 m2g−1)。作为钠离子电容器的正极，该材料表现出优异的电化学性能，特别是在0.1 A g-1~ 2 A g-1的情况下，其容量保持率高达90.3%。二维多孔结构、高比表面积和丰富的吡啶-N含量显著增强了离子的传递和储存，优化了载流子的吸附和解吸。本研究可为开发低成本、绿色环保的二维多孔碳材料提供有益的参考。
该研究工作得到国家自然科学基金、安徽省自然科学基金与安徽省重大专项项目的支持。我校机械工程学院2020级硕士研究生杨子健为论文第一作者。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202310717
