设计合理、具有超微结构的碳材料在电催化等领域具有广阔的应用前景。然而，从简单的晶体固体合成具有大孔和碳缺陷的高孔碳超结构仍然具有挑战性。

近日，华东师范大学余承忠教授，刘超青年研究员报道了首次将结晶聚单宁酸（PTA）棒直接碳化，成功制备了由富含碳缺陷的卷曲石墨碳纳米片组成的海绵状超结构大孔碳棒。

文章要点

1）研究发现，与已报道的碳超结构大多继承了均匀收缩前驱体的形貌不同，具有高度有序的片层结构的PTA棒在碳化过程中诱导了空间受限的两步局部收缩。第一步收缩发生在沿棒材纵轴的较低碳化温度下，由相邻片层之间的脱水和相邻分子层之间产生的π-π堆积驱动。这种收缩在局部具有不均匀性，受到棒状形态的限制，长度的变化没有重量损失明显，产生了由约15片层和纳米片间空间组装的纳米片，但沿着整个棒，其相对均匀。第二阶段收缩发生在碳化和石墨化引起的三维高温下，形成具有面内约束收缩缺陷的大孔碳超结构。

2）得益于结构上的优点，超结构大孔碳棒作为电催化剂表现出优异的性能，对氧还原反应（ORR）具有极高的活性和选择性。

该研究为具有独特结构和应用的功能碳材料的设计提供了新的认识。

参考文献

Jing Wang, et al, Superstructured Macroporous Carbon Rods Composed of Defective Graphitic Nanosheets for Efficient Oxygen Reduction Reaction, Adv. Sci. 2021

DOI: 10.1002/advs.202100120

https://doi.org/10.1002/advs.202100120