有序介孔碳(OMCs)因其广泛的用途引起了人们的极大兴趣。然而,迄今为止,在已报道的包括无定形棒状、管状或石墨棒状骨架在内的OMC中,其导电性和比表面积之间往往会做出取舍。
有鉴于此,韩国蔚山国家科学技术研究院(UNIST)Sang Hoon Joo,Seok Ju Kang,韩国科学技术学院(KIST)Jin Young Kim报道了以介孔二氧化硅(OMS)和碳化钼为内外模板剂,通过双模板法,成功制备出具有可调孔径和介观结构的三维互连石墨管骨架的有序介孔碳材料(OMGC)。
文章要点
1)研究人员采用碳化钼纳米铸造OMS exo模板,原位生成具有少量石墨碳层的有序介孔碳化钼,然后经过碳化钼内模的后续蚀刻生成了OMGC结构。
2)通过选择合适的OMS模板,研究人员可以很容易地调节OMGCs的孔径和介观结构。研究发现,OMGCs结合了有序的介观结构、大的比表面积(1000 m2 g−1)和孔容(2.2 cm3 g−1),以及比具有非晶态骨架OMC高两个数量级的高电导率。
3)得益于上述特性,OMGCs作为优良的电催化剂载体和储能材料显示出巨大的应用潜力。由OMGC负载的Ru纳米粒子(NPs) (Ru/OMGC)电催化剂在过电位、塔菲尔斜率、比活性和转化率(TOF)等性能方面表现出比其他OMC负载的Ru NPs以及商用Ru/C和Pt/C催化剂更高的碱性析氢反应(HER)的催化活性。同时,RU/OMGC还提高了阴离子交换膜电解(AEMWE)的单电池性能。
4)在OMGC基电极作为全碳对称的OMGC//OMGC锂离子电容器(LIC)具有优异的储能性能,较高的能量和功率密度,并且在长达10000次循环中具有可靠的循环稳定性。
具有优异结构特性的OMGCs 有望广泛用于重要的能量转换和储存装置、化学和石油工艺以及气体分离。
Du San Baek, et al, Ordered Mesoporous Carbons with Graphitic Tubular Frameworks via Dual Templating for Efficient Electrocatalysis and Energy Storage, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI:10.1002/anie.202012936
https://doi.org/10.1002/anie.202012936