纳米多孔碳材料具有非常广泛的物理化学性质。它们广泛应用于电化学储能和电催化。事实上，所有这些应用都结合了电极-电解质界面的化学过程和电子的传输（可能还有转移）。这就导致了一种材料很难满足多种需求。当将多种碳基化合物组合到多孔的全碳杂化纳米材料中时，这种“功能-导电性-困境”可以被最小化。

有鉴于此，马克斯-普朗克胶体与界面研究所Martin Oschatz等人，可以通过将两种碳结合并形成多孔的全碳杂化纳米材料（其中一相充当电子导体，另一相赋予碳功能）来克服这种“功能-导电性-困境”。首先，概述了“功能-导电性-困境”， 然后对全碳杂化纳米材料设计中的重要考虑因素进行了深入讨论。接下来，选取了一些全碳杂化纳米材料作为电化学储能材料和电催化剂，然后展望该领域的未来发展。

本文要点

1）在前几年取得成功之后，相信在未来一段时间内，全碳混合材料的使用将会不断增加。越来越多的多孔碳结构和杂原子掺杂碳的不断发展将导致可能的组合呈指数增长。此外，能量储存和转换的新挑战将对材料化学家提出新的要求。这将自动触发其他复合材料的开发。事实上，最近的大多数报告都表明，碳-碳杂化材料工程在给定应用中的优势只是现象学上的可行性研究。深入研究结构-特性关系（尤其是在工作条件下）和优化工作的示例，但从许多不同角度来看仍然具有广阔的前景，这些观点包括但不限于原材料使用，合成能源需求，生产成本，可能的生产体积和电化学性能（重量和/或体积）。

2）将两种碳基材料在纳米尺度上结合是一种将其优势结合在一起的有效方法。与使用单一化合物相比，不需要或更少需要“妥协”。由于电化学能量存储和电催化中的大多数基本过程都是在纳米级进行的，因此有必要克服目前在相同尺度上的限制，而不是制备微米级的物理混合物。然而，先进的全碳杂化纳米材料的定向设计不仅可能影响各自领域的基本步骤，而且还会在电极制造中带来新的可能性。

3）尽管材料化学家开始越来越了解碳纳米材料和新型全碳杂化材料的优点，但它们的合成通常仍然以传统的渗透法和热诱导缩合法为主。一些不太常规的方法，如激光诱导碳化或从气相沉积一种化合物，在这个领域提供了新的合成可能性，但至今还很少被探索。就像受限化合物的物理化学性质一样，合成机理和个别步骤(如分子前体的蒸气压)也与本体有很大的不同。由于缺乏对这一事实的认识，碳-碳杂化材料领域仍有很多潜力未被开发。

参考文献：

Ivan K. Ilic et al. The Functional Chameleon of Materials Chemistry—Combining Carbon Structures into All‐Carbon Hybrid Nanomaterials with Intrinsic Porosity to Overcome the “Functionality‐Conductivity‐Dilemma” in Electrochemical Energy Storage and Electrocatalysis. Small, 2021.

DOI: 10.1002/smll.202007508

https://doi.org/10.1002/smll.202007508