南京大学胡征/吴强综述：介观结构碳基纳米笼——先进的能源化学平台材料

南京大学胡征教授、吴强教授结合其团队近年来的研究工作，系统总结了介观结构碳基纳米笼的制备科学及其能源化学研究现状，着重探讨了介观材料对快速能量转化与存储性能的贡献，展望了面临的挑战和机遇。

清洁可再生能源是当今世界关注的主题，关键是发展先进的能量存储与转化技术，核心是高效的储能材料和电催化剂。对先进电极材料的共性要求是：具有大的活性表面积，同时满足电子、离子和分子在活性位附近的快速协同输运。

碳基纳米材料通常具有导电性高、稳定性好、形貌结构丰富、廉价易得等特点，在先进能源存储和转化领域应用十分广泛。过去的35年中，人们相继发现了0D富勒烯、1D碳纳米管、2D石墨烯和石墨炔等纳米碳材料，极大地促进了能源化学的研究和应用，但也存在诸多局限：富勒烯内腔极小，难以利用；碳纳米管比表面积较小、表面惰性，难以与其它物种复合；石墨烯容易π-π堆垛聚集；石墨炔的大量合成与调控仍有困难。不同于这些“明星”纳米碳材料，碳纳米笼早期作为电弧放电制备富勒烯/碳纳米管的副产物或杂质出现，长期未受到重视。近年来随着制备方法的发展，可以大量制得纯的介观结构碳纳米笼，其基本构筑单元是空心纳米笼，笼壁上有丰富的连通笼腔内外的通道(~0.6 nm)。这些纳米笼构筑单元相互联结成纳米片、进而联结成多孔微米球。除了可资利用的独特内腔及高比表面，其相互联结的骨架、微孔-介孔-大孔共存的分级结构还便于电荷/物料的协同输运，在能量存储、催化转化等领域用途十分广阔，成为先进的能源化学平台材料（如图所示），相关研究呈快速增长趋势。

最近，南京大学胡征教授、吴强教授结合其团队近年来的研究进展，为Sci. China Chem.撰写综述文章“Mesostructured carbon-based nanocages: an advanced platform for energy chemistry”（封底论文），系统总结了介观结构碳基纳米笼的设计与制备方法，并从利用纳米笼的本征特性、通过其外表负载/内腔限域活性物种的角度综述了其在超级电容器、锂硫电池和锂离子电池、催化相关研究方面的最新进展，探讨了介观结构对高倍率性能的贡献，并展望了面临的机遇和挑战。 

详见：Qiang Wu, Lijun Yang, Xizhang Wang, Zheng Hu. Mesostructured carbon-based nanocages: an advanced platform for energy chemistry. Sci. China Chem., 2020, 63, 665-681.本文收录在“庆祝南京大学化学学科创立100周年专刊”，敬请关注。

扫描二维码免费阅读全文

【扩展阅读】

Sci. China Chem. 出版“庆祝南京大学化学学科创立一百周年”专刊

《中国科学：化学》出版“庆祝南京大学化学学科创立一百周年”专刊

德克萨斯大学奥斯汀分校余桂华团队：三维多孔碳负载碳化钼助力温和条件氮还原

湖南大学王双印团队：异质结诱导富界面缺陷高效催化生物质电氧化

中山大学纪红兵团队：卟啉基氮掺杂多孔碳负载铁单原子高效氧还原电催化剂

张强教授、郭玉国研究员、万立骏院士|[综述]金属锂负极固态界面层设计

通讯作者简介

胡征       南京大学化学化工学院教授、博导。国家杰出青年基金获得者（2005），教育部”长江学者“特聘教授（2007），教育部创新团队带头人（2008）。于南京大学物理系获得学士和博士学位(1981-1991)，南京大学化学系博士后(1991-1993)。先后在卡斯卢厄研究中心、剑桥大学、麻省理工学院做博士后及华英学者。长期在化学、物理、材料的交叉学科领域进行探索，围绕能源纳米/介观结构材料物理化学开展研究工作。现任中国化学会物理化学学科委员会委员、中国化学会高级会员、中国真空学会常务理事、 FlatChem编辑(Elsevier)、《化学学报》等刊物编委，曾任介观化学教育部重点实验室主任(2004-2014)。

吴强       南京大学化学化工学院教授。于南京大学化学化工学院获得学士和博士学位（1995-2004），在斯坦福大学材料科学与工程系做华英访问学者（2011-2012）。围绕纳米/介观结构材料的可控制备、能源应用及调控机制开展研究工作。在Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Energy Environ. Sci.、ACS Catal.、Acc. Chem. Res.等刊物上发表论文100余篇。现任江苏省真空学会常务理事。