ACS Nano: 冷凍條件下生物誘導礦化製備高性能儲鉀多孔碳材料

研究背景：

碳材料作為儲能器件中重要的電極材料，一直是研究熱點之一。其中，多孔碳材料具有複雜的層次性結構，是鈉、鉀離子電池負極材料的理想選擇。因此，尋找簡便、可控的多孔碳製備方法一直是科學家們的重要任務。

生物礦化（BM）是一種製備形狀多樣、大小可控、形態多樣的新型材料的有效方法，主要是利用特定的生物分子將無機物組裝成礦物的簡單過程。目前，從天然礦物（二氧化硅、羥基磷灰石、碳酸鈣）到納米材料（TiO₂、Fe₃O₄、ZnO等），這些常見的材料構建了複雜的礦化結構，這是其他人工方法難以製備的。生物礦化方法制備的產物不僅與天然生物質具有相似的孔隙度和層次結構，而且在很大程度上結構也更加相對均一。

成果簡介：

今日，中國海洋大學柳偉教授課題組用碳酸氫鈉和甲基纖維素合成了新型的有機-無機礦化前驅體。在合成過程中採用冷凍方法加快礦化分子的形成，從而作為一種改進的BM方法來製備納米材料。在此基礎上，通過對礦化分子的碳化和無機鹽的去除，得到了由多個相互連接的空心碳囊泡組裝而成的形似羽翼狀多孔碳納米片（WPCSs）。結果表明，WPCSs具有較好的鉀離子存儲性能。作為一個新的領域，相信在未來探索先進功能材料的道路上，凍結條件下的生物礦化將給我們帶來更多的驚喜。

該成果以題為“Bioinspired Mineralization under Freezing Conditions: An Approach to Fabricate Porous Carbons with Complicated Architecture and Superior K+ Storage Performance”發表在ACS Nano上，第一作者為崔永朋博士，通訊作者為柳偉教授。論文鏈接：DOI: 10.1021/acsnano.9b05284