科技日報記者 吳長鋒 實習記者 洪敬譜
記者2月28日從合肥工業大學獲悉， 該校機械工程學院生物質低碳技術與裝備研究所馬培勇教授團隊，利用農林廢棄物成功制備出高效能二維碳材料，該材料在儲能方面具有良好的套用前景。 相關成果近日發表於國際期刊【先進功能材料】。
在能源戰略轉型背景下，發展可再生潔凈能源和高效儲能裝置對「雙碳」目標的實作具有重要意義。二維多孔碳材料獨特的結構特性使其在儲能、催化、分離等領域展現出極大的潛力。但是，傳統制備方法工藝復雜、原材料昂貴、制備條件苛刻，不利於材料的規模化制備。因此，找到一種低成本、環保、高效的超薄二維多孔碳材料制備方法尤為重要。
研究人員發現，草酸鉀在熱解過程中首先作為反應物參與生物質熱解反應，其分解產物碳酸鉀則作為原位樣版劑和活化劑。碳酸鉀透過活化外層碳結構形成奈米孔，並調節碳材料的厚度和石墨化程度。研究人員還發現，在載氣中添加0.2%體積分數的氨氣，可以在不破壞超薄二維結構的情況下，實作氮原子摻雜並提高材料比表面積，每克碳材料比表面積達1802平方米。作為鈉離子電容器的正極，該材料表現出優異的電化學效能，特別是在0.1—2安培每克電流密度下，其容量保持率高達90.3%。二維多孔結構、高比表面積和豐富的吡啶氮含量，顯著增強了離子的傳遞和儲存，最佳化了載流子的吸附和解吸。
在此研究的基礎上，團隊利用來源廣泛的稭稈等農林廢棄物與草酸鉀，在氮氣氛圍下直接共熱解，成功制備出比表面積高、孔隙結構發達、碳層厚度可調的超薄二維多孔碳材料，其在電化學儲能方面展現出極大潛力。
馬培勇介紹， 該成果可為開發低成本、綠色環保的二維多孔碳材料提供有益幫助。
編輯：劉義陽
稽核：朱麗
