充分活化碳基体以获得高比表面积(SSA)是提高碳材料电化学性能的一种实用方法。很多研究表明，活化对多孔碳的含氧官能团(OCFGs)有很大的影响。然而，很少研究碳前体中普遍存在的OCFG对活化剂蚀刻行为的潜在影响。

有鉴于此，北京理工大学李昕教授等人，以含氧量较高的火龙果果皮为碳基体，然后使用不同的活化剂通过一步热解策略合成一系列多孔碳材料。

本文要点

1）由于火龙果果皮中的氧表面含量高达33.59％，和有机含量丰富的膳食纤维、色素、黄酮类化合物,蛋白质，因此将火龙果皮被选为碳前体。通过简单而有效的一步煅烧来合成分级多孔碳材料。根据各种结构表征结果，腐蚀后，OCFGs（尤其是羰基化合物）急剧下降（氧含量从26.1％降低到3.9％，C═O含量从79％降低到9％），表明OCFGs与蚀刻行为之间存在一定的相关性。

2）因此，活化剂倾向于蚀刻碳前体中OCFG周围的碳原子。基于此，优化后的样品具有3699 m² g^-1的超高SSA，卓越的电容（在1 A g^-1下为373 F g^-1）和出色的倍率性能。

3）结果表明，碳材料中OCFGs的存在有利于提高刻蚀性能。此外，密度泛函理论（DFT）计算表明，碳基体中的OCFGs能引起局部电荷重分布，从而提高催化剂与OCFGs附近碳原子的结合亲和力，OCFGs可以使周围的活性炭位点具有更大的电荷密度，然后增强活化剂的刻蚀行为，从而有助于提高SSA和出色的电化学性能。

总之，该工作有助于理解OCFG在活化剂对碳材料的蚀刻行为中的作用。

参考文献：

Shaohua Zhang et al. The Critical Role of Oxygen-Containing Functional Groups in the Etching Behavior of Activators to Carbon Materials. ACS Sustainable Chem. Eng., 2021.

DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c07285

https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.0c07285