设计巧妙和稳定的碳纳米结构具有重要意义，但对于具有出色的电化学动力学、持久的电容活性和高倍率存活率的储能器件来说，仍然具有挑战性。

近日，同济大学刘明贤教授报道了开发了一种简单的自组装策略，以获得纳米颗粒嵌板构建的碳超结构。

文章要点

1）碳前驱体2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪和2,6-二氨基蒽醌通过−NH₂⁺Cl−“铆钉”连接形成具有“质子盐型”刚性骨架的多孔有机聚合物，为有机骨架通过π−π平面堆积实现氢键引导自组装提供了基础。

2）碳超结构中电荷密度分布的改善和吸附能的降低，使得内置的亲质子位点具有很高的可及性，并以较低的势垒实现了有效的离子扩散。

3）实验结果显示，这种超结构提供了超稳定的电荷存储和快速的质子耦合动力学，为碳基超级电容器提供了前所未有的寿命（1000000次循环）、高倍率性能（100 A g⁻¹）和超高能量密度（128Wh kg⁻¹）。

自组装碳超结构显著提高了材料的综合电化学性能，为高效储能提供了广阔的前景。

参考文献

Ziyang Song, et al, Self-Assembled Carbon Superstructures Achieving  Ultra-Stable and Fast Proton-Coupled Charge  Storage Kinetics, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202104148

https://doi.org/10.1002/adma.202104148