线织等级孔网碳纳米超结构的原位转换制备与性能研究

本项目拟瞄准国际前沿研究领域中的热点和难点，使用有机高分子和天然生物质两类前驱体，选取静电纺丝和溶剂提取两条途径，采用原位裂解、原位碳化、原位石墨化以及原位纳米管化等原位技术，制备一系列骨架保持的、具有等级孔网的、线织微纳米碳网络超结构材料。对其结构进行表征，对其性能进行研究，对其形成机理进行探索。它不仅能构建出具有潜在应用价值的新物质、新结构、新材料，而且在复杂纳米结构的原位合成方面具有方法学上的意义，因而将会对科学、技术和生产的发展作出突出贡献。

本项目使用有机高分子和天然生物质两类前驱体，选取静电纺丝和溶剂提取两条途径，采用原位裂解、原位碳化以及原位复合等原位技术，制备出20余种骨架保持且具有等级孔网的线织微纳米超结构碳（复合）材料。其中，荷叶、灯心草、火龙果、分心木、花生内膜、蛋壳内膜等制成的碳材料 不仅具有奇异的立体编织结构，而且具有大孔-介孔-微孔等多级孔道；而由静电纺丝法编织的孔网碳材料则体现出形貌可变、结构可调、孔径可控等特点；再者，通过有机小分子转化的球碳、夹碳和超结构碳也是丰富多彩各有特色。这一系列构造新颖的超结构碳材料，在生物大分子的分离纯化、染料废水的吸附处理、电池.电容器的充放电过程等诸多方面体现出明显的性能优势；将它们与金属或半导体氧化物纳米粒子复合后，均表现出优异的光电催化性质，尤其对富氢高能难分解的硼烷类化合物表现出极高的释氢催化活性，这无论对于生命医药与环境保护难题的解决，还是对于便捷能源和清洁能源未来的发展，都具有十分重要的意义。