分子科学研究所在煤基碳材料的快速制备方面取得新进展

近日，分子科学研究所在煤基碳材料的快速制备与结构调控方面取得新进展，在国际著名材料期刊《Advanced Functional Materials》上发表了题为“Upgraded Structure and Application of Coal-Based Graphitic Carbons Through Flash Joule Heating”的研究论文。山西大学分子科学研究所为第一单位，我所青年教师朱胜和2022级材料工程专业硕士研究生关冲为共同第一作者，韩高义教授为通讯作者。合作者苏州大学倪江锋教授为数据分析测试提供了指导和帮助。

研究人员基于焦耳热闪蒸（FJH）技术，开发了一种煤基石墨化碳纳米材料的普适性制备方法。FJH过程可诱导碳骨架快速脱氧，同时伴随着芳香环的缩合和结构缺陷的修复，进而促进熔盐预处理的煤基碳原料从无定型演变为石墨化结构。通过优化实验条件可以调控所得碳材料的表面基团、孔隙率、缺陷和石墨化度。此外，依托电子显微镜、光谱技术、电化学分析和分子动力学模拟揭示不同煤炭原料与产物结构之间的关系。结果表明，煤化程度高的无烟煤倾向于形成具有高倍率性能和低弛豫时间的高度石墨化碳，而烟煤和褐煤由于煤化等级较低更容易形成高容量的碳材料。

图1 煤基石墨化碳材料的制备流程图

该工作得到了山西省自然科学基金和山西北大碳基薄膜电子研究院的支持。

全文链接：http://onlinelibrary-wiley-com-443.webvpn.sxu.edu.cn/doi/epdf/10.1002/adfm.202403961