位置导航:首页>科技频道>科技万花筒>正文
大连理工大学在超大面积二维纳米碳材料研究取得新进展
发表时间:2016-3-31 11:32:04 来源: 浏览:

   

日前,大连理工大学精细化工国家重点实验室邱介山团队提出基于可再生生物质分子在二维层状晶体模板表面的长程有序自组装策略,建立了超大面积二维纳米碳材料的绿色制备与多尺度宏观体的构筑新方法。与常规硬模板内部的二维限域孔道相比,生物质分子在层状晶体敞开表面的吸附热动力学与长程有序分布更加高效,碳化后获得的纳米碳薄片面积可达数百平方微米以上,而厚度仅为5-8纳米,其宽高比(碳片横向尺寸与厚度之比值)介于6000-10000,具有优异的导电性与柔韧性。

据悉,以石墨烯为代表的二维功能材料近年来炙手可热,这些明星材料在力学、电学、热学和磁学等方面显示出令人惊异的独特性能。研究发展性能可控和成本低廉、能够充分满足实用化需求的类石墨烯二维纳米碳材料的制备新方法和新技术,并揭示这些材料在能量存储与转换、催化等技术领域的应用潜力和构效关系,是国内外关注的富有挑战性的一个重要课题。

邱介山团队以生物质分子(明胶)为前驱体,以硼酸为层状晶体模板,在纳米碳薄片内原位掺杂引入硼和氮原子,一步法实现对纳米碳薄片之化学组成和微观结构的精细调变。此类超大面积纳米碳薄片具有优异的柔韧性,可作为基本结构基元,基于多尺度自组装机制而构筑二维柔性自支撑薄膜、三维超轻气凝胶等。作为超级电容器电极材料,此类超大面积纳米碳薄片及其自组装构筑的二维薄膜宏观体均表现出高比电容、超长循环寿命(15000次)及优异的高功率输出能力;材料制备过程中的层状晶体模板(硼酸)可通过简单的温和绿色化的水洗-蒸发结晶工艺循环利用。该成果发表在材料科学领域国际著名期刊《先进功能材料》,并得到国家自然科学基金会的资助支持。