面条状的纳米结构成为石墨烯的廉价替代品

Yoobin春

这种新材料的形态类似于石墨烯,但含有更多的杂原子,如氮和硫

通过简单地加热糖和盐,德国的研究人员已经制造出了一种新的、看似平坦的碳形式。1这种材料在储能和电催化应用方面显示出非凡的潜力。

尼娜Fechler来自马克斯普朗克胶体与界面研究所的研究人员和同事们几年前分离出了这种令人费解的片状材料,其厚度恒定。出乎意料的是,这些薄片的表面积也非常大(高达3200米)2/g),超过了假设的单层石墨烯材料(约2600m2/g),同时显示微孔隙度。此外,它含有比石墨烯平面内可能容纳的更多的杂原子,以及领先于大多数普通石墨烯材料的电化学特性。2

在好奇心的驱使下,研究小组想要了解一种材料是如何容纳所有这些特性的,他们使用了先进的TEM技术来阐明它的结构。事实证明,这种材料由相互连接的碳纳米带编织成均匀的层,看起来更像一块未煮熟的拉面。

“这是一种新型的碳形态,类似于石墨烯,但不是石墨烯。它被掺了氮或硫,可以提高催化活性。碳面条带的末端是这些活性分子中的一个,非常容易接近,这使得它们在目前石墨烯的任何应用中都有更好的潜力,”Fechler解释道。改变盐会改变杂原子;提供一个调整材料属性的路径。

李明戴美国克利夫兰凯斯西储大学的碳纳米技术专家,祝贺研究人员制造出具有如此大表面积的材料。他补充说:“沿边缘掺杂的杂原子可以作为电催化的活性中心,这意味着薄片不会受损,提高了导电性。”

石墨烯是一种薄片材料,由于吸引力,薄片粘在一起,成为一个不可弯曲的碳块,层与层之间没有自由空间。然而,费克勒的碳材料有大量的间隙空间,因此无需进一步修改即可使用。

“我发现这种针织结构非常有趣,”评论道Lennart Bergstrom他是瑞典斯德哥尔摩大学的材料化学家。“这种使用熔盐和糖的简单生产方法提供了一种非常有价值的材料。”

费克勒说,这种材料“非常适合做电极”,可以在多种应用中取代石墨烯。