日前，天津大学“英才计划”特聘研究员吉科猛团队以金属盐和有机胶晶为原料模板，开发出一种以石墨烯型碳、金属纳米晶等为基本功能单元构筑而成的高结晶度、高导电性三维有序大孔框架材料(OMGCs)。

　　据介绍，有序纳米多孔功能材料由于具有发达的孔道结构、较大的比表面积、较小的材料密度等优异的物理化学特性，可用于在吸附、分离、离子交换、负载催化、环境治理、电化学能量存储和转化等诸多领域。然而，孔径分布窄、结晶度低、热稳定性和导电性差等缺陷却在很大程度上限制了此类功能材料在更大范围获得应用。

　　对此，吉科猛团队经过刻苦攻关，研发出简单高效制备OMGCs晶体碳质材料的工艺。该工艺只需将浸渍有金属盐凝胶的胶晶模板置于氩气或氮气等保护气中进行焙烧，即可制得块体或粉体形状的OMGCs产物。焙烧时间可以缩短至几分钟，焙烧温度可以低至300℃~400℃，远低于目前催化工艺制备石墨烯碳所需温度。

　　“这可以用一种特别的基于金属盐晶面的‘原子浇铸’机制进行解释。当所使用的金属盐具有足够大的晶格间距时，构成胶晶模板的高分子聚合物就能够在其发生玻璃化转变时，借助其碳原子而部分地钉扎在金属盐的晶面上，在达到热解温度后便可以释放碳原子进而形成目标石墨烯型碳。”吉科猛介绍说，也正是由于低温段所形成石墨烯碳对结构的稳固作用，OMGCs材料才得以形成最终的高度规整、有序的蜂巢形貌。

　　通过上述制备技术，只需对焙烧温度、焙烧时间、胶晶模板的微球尺寸、金属盐的种类等进行简单调整，便可实现对OMGCs材料的灵活调控。所制得的晶体碳质材料不仅具有精致可控的层级纳米多孔结构，还具有丰富可调的纳米晶物质组成。而基于石墨烯型碳优异的导电性、导热性、稳定性以及较低的密度和良好的柔韧度等，这种将三维双连续石墨烯碳与单分散金属纳米晶等功能基元进行的协同集成，可以保证OMGCs晶体碳质材料在不同高新科技领域中的独特应用优势。

来源：中国化工报