還在等石墨烯？新型石墨炔儲能材料就要來了

石墨炔，是繼富勒烯、碳納米管、石墨烯之后，一種新的全碳納米結構材料。它是由sp和sp2雜化形成的一種新型碳的同素異形體，是由1，3-二炔鍵將苯環(huán)共軛連接形成的具有二維平面網絡結構的全碳材料，具有豐富的碳化學鍵、大的共軛體系、寬面間距、優(yōu)良的化學穩(wěn)定性，被譽為是最穩(wěn)定的一種人工合成的二炔碳的同素異形體。由于其特殊的電子結構及類似硅優(yōu)異的半導體性能，石墨炔有望可以廣泛應用于電子、半導體以及新能源領域。

理論研究表明石墨炔是一種非常理想的儲鋰材料，理論容量達744mahg-1，多層石墨炔理論容量可達1117mahg−1(1589mahcm−3)，且其獨特的結構更有利于鋰離子在面內和面外的擴散和傳輸，這樣賦予其非常好的倍率性能。

最近，中國科學院青島生物能源與過程研究所能源應用技術分所研究員黃長水帶領的研究小組與中科院化學研究所研究員李玉良合作，首次將石墨炔應用于鋰離子電池電極材料，并對其電化學儲鋰性能及儲鋰機制進行了詳細的分析研究，闡明了石墨炔結構、形貌與其電化學性能之間的構效關系，探索了石墨炔材料在鋰電池中的應用，這些研究為石墨炔家族的儲鋰性能研究以及探索新型碳素儲能材料提供了理論依據(jù)和實驗指導。實驗結果證明石墨炔均一的孔徑結構、優(yōu)良的電子導電性和化學穩(wěn)定性賦予石墨炔較高的容量、優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)壽命等方面優(yōu)良的電化學性能。以上合作研究結果從實踐證明石墨炔是一種非常有前景的儲鋰能源材料。相關研究成果發(fā)表在nanoenergy,2015,11,481-489;chem.commun.,2015,51,1834-1837。

上述研究獲得了中科院“百人計劃”、“973”計劃和國家自然科學基金等項目支持。