記者2月28日從合肥工業(yè)大學(xué)獲悉，該校機(jī)械工程學(xué)院生物質(zhì)低碳技術(shù)與裝備研究所馬培勇教授團(tuán)隊利用農(nóng)林廢棄物成功制備出高性能二維碳材料，該材料在儲能方面具有良好的應(yīng)用前景。相關(guān)成果近日發(fā)表于國際期刊《先進(jìn)功能材料》。

在能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型背景下，發(fā)展可再生潔凈能源和高效儲能裝置對“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。二維多孔碳材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性使其在儲能、催化、分離等領(lǐng)域展現(xiàn)出極大的潛力。但是，傳統(tǒng)制備方法工藝復(fù)雜、原材料昂貴、制備條件苛刻，不利于材料的規(guī)?；苽洹Ｒ虼?，找到一種低成本、環(huán)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(fā)現(xiàn)，草酸鉀在熱解過程中首先作為反應(yīng)物參與生物質(zhì)熱解反應(yīng)，其分解產(chǎn)物碳酸鉀則作為原位模板劑和活化劑。碳酸鉀通過活化外層碳結(jié)構(gòu)形成納米孔，并調(diào)節(jié)碳材料的厚度和石墨化程度。研究人員還發(fā)現(xiàn)，在載氣中添加0.2%體積分?jǐn)?shù)的氨氣，可以在不破壞超薄二維結(jié)構(gòu)的情況下，實(shí)現(xiàn)氮原子摻雜并提高材料比表面積，每克碳材料比表面積達(dá)1802平方米。作為鈉離子電容器的正極，該材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，特別是在0.1-2安培每克電流密度下，其容量保持率高達(dá)90.3%。二維多孔結(jié)構(gòu)、高比表面積和豐富的吡啶氮含量，顯著增強(qiáng)了離子的傳遞和儲存，優(yōu)化了載流子的吸附和解吸。

在此研究的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊利用來源廣泛的秸稈等農(nóng)林廢棄物與草酸鉀，在氮?dú)夥諊轮苯庸矡峤?，成功制備出比表面積高、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、碳層厚度可調(diào)的超薄二維多孔碳材料，其在電化學(xué)儲能方面展現(xiàn)出極大潛力。

馬培勇介紹，該成果可為開發(fā)低成本、綠色環(huán)保的二維多孔碳材料提供有益幫助。

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