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從傳統的活性炭和炭黑到最近發現的碳納米管和石墨烯，碳基材料構成了一類在廣泛應用中不可或缺的材料它們的多功能性源于許多特點，包括化學惰性，低密度，以及機械和化學穩健性。

近日，康奈爾大學Nikolaos Chalmpes，Emmanuel P. Giannelis報道了一個家族的碳吸附劑通過整合自燃與活化反應在模板的底物合成。

文章要點

1）材料設計導致納米多孔碳的BET面積為4800 m² g^-1，總孔隙體積為2.7 cm³ g^-1。據我們所知，這個BET面積值是文獻中報道的最高的。

2）電子自旋共振（ESR）測量確定了自由基的數量，以提供對超高表面積碳形成的機制理解。結合XPS，研究人員提出了一種基于環基五邊形環和碳自由基之間協同作用的機制，這種機制可以用來生產其他高多孔碳。

3）在動態CO₂捕獲條件下測試的高孔碳的CO₂捕獲能力為~ 1.25 mmol g^?1，而在類似條件下常規活性炭的CO₂捕獲能力為0.66 mmol g^?1。CO₂捕獲動力學非常快，在120 s內達到總容量的99%。最后，超級電容器電極提供高達60 W h L^?1的高體積能量密度和1 kW L^?1的體積功率密度，這是活性炭報道的最高值。

參考文獻

Nikolaos Chalmpes, et al, Ultrahigh Surface Area Nanoporous Carbons Synthesized via Hypergolic and Activation Reactions for Enhanced CO2 Capacity and Volumetric Energy Density, ACS Nano, 2024

DOI: 10.1021/acsnano.4c10531

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c10531