碳基纳米材料在能源、催化领域中具有较广泛的应用，但是控制条件合成形貌特定的多孔碳材料仍具有非常高的难度，这是由于在高温煅烧过程中碳材料不可避免的会发生团聚/熔解过程。有鉴于此，武汉理工大学常刚刚、得克萨斯大学圣安东尼奥分校陈邦林等报道了通过限域热解结合MOF材料的成键环境协同工作，构建了纤维状结构定向多级碳基材料。在这种复合结构中，定向的碳材料提供了快速传质效率（分子、离子、电子），掺杂的N原子作为催化活性位点或配位点，多孔SiO₂壳层有效的抑制碳、金属纳米粒子的团聚化、从材料中浸出等过程，同时在Li-S电池中起到了抑制多硫化物的穿梭现象。基于以上优势，作者合成了Pd@NFHPC@mSiO₂多级结构材料（NFHPC：N掺杂多级多孔碳），这种材料在Li-S电池中具有非常高的容量，同时在一锅Knoevenagel缩合-加氢反应中展现稳定的催化活性。此外，和没有介孔SiO₂壳保护层的对比样品相比，这种复合结构材料有效的改善了Li-S电池的性能。

本文要点：

（1）

NDHPC@mSiO₂/S结构复合材料电极在Li-S电池中第二轮循环中容量高达1086 mAh g^-1，并且在100次充放电循环后保持593 mAh g^-1；相比而言，对比样品材料没有SiO₂保护的电极对映的电池性能在100次循环后的容量仅仅为280 mAh g^-1。

（2）

催化反应性能。对合成的催化剂在80 ℃中进行醛和丙二腈Knoevenagel缩合/C=C双键加氢一锅级联催化反应性能进行表征，结果显示，本方法合成的催化剂对多种反应物的转化中都能够达到100 %的转化，对比催化剂的性能催化活性明显较弱。

作者介绍

陈邦林教授，目前已在Science, Nat. Energy, Nat. Commun., Chem. Rev., Chem. Soc. Rev., Acc. Chem. Res., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等顶级学术期刊发表有重要影响论文260余篇及16项专利（转让专利1项），被引用35000余次。2016年获德克萨斯大学圣安东尼奥专利发明奖，2017年获得美国科学促进会会士。2011年名列汤姆森路透集团发布的2000-2010年全球顶尖一百化学家名人堂榜单第十五名。2014至2017年连续四年列入高被引科学家(化学)。

常刚刚，武汉理工大学副教授，2011年获得武汉科技大学学士学位，2016年或浙江大学博士学位（导师：任其龙），2015年~2016年在得克萨斯大学圣安东尼奥分校博士联合培养（导师：陈邦林），2016年入职武汉理工大学化工与生命科学学院。研究领域：化工分离过程工程；MOFs基纳米复合材料，特别是在非均相连续催化领域的应用。

参考文献

Ke‐Xin Huang, Junhui Hua, Gang‐Gang Chang*, Zhaohuai Li, Ge Tian, Min‐Jie Chen, Jia‐Xin Li, Shan‐Chao Ke, Xiao‐Yu Yang, Banglin Chen*

Confined Thermolysis for Oriented N‐Doped Carbon Supported Pd toward Stable Catalytic and Energy Storage Applications, Small 2020

DOI：10.1002/smll.202002811

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202002811