软硬模板耦合组装策略构建内褶皱多孔碳材料实现锂离子电池超高容量

来自国内的研究人员通过软硬模板耦合组装策略，成功制备出具有内褶皱结构的多孔碳材料(IWPCs)。该研究通过调控介孔二氧化硅纳米球(硬模板)和F127胶束(软模板)，实现了对材料孔结构和碳骨架的精确控制。所得材料具有高比表面积(791 m2 g?1)、丰富的杂原子(N/O/P)掺杂(29.4 wt.%)和大量缺陷位点，作为锂离子电池负极展现出≈787 mAh g?1的超高可逆容量和优异的倍率性能。该研究为多尺度多孔碳材料的可控制备提供了新思路。

　　

采用创新的软硬耦合组装策略(soft-hard coupling assembly strategy)，研究人员成功构建了具有内褶皱结构的三维多孔碳材料(inner-wrinkled porous carbons, IWPCs)。通过巧妙调控聚苯胺(polyaniline)和植酸(phytic acid)的交联反应，同时利用介孔二氧化硅纳米球(mesoporous silica nanospheres)作为硬模板和F127胶束(F127 micelles)作为软模板，实现了对材料孔道结构和碳骨架的精准调控。

优化后的碳材料展现出三大突出特征：高达791 m² g^?1的比表面积、29.4 wt.%的杂原子(N/O/P)掺杂含量以及丰富的缺陷位点。这些特性协同作用，显著提升了离子传输效率、活性位点利用率和电解液渗透性。特别值得一提的是，独特的内部褶皱结构不仅大幅增加了锂离子(Li⁺)吸附容量，还显著增强了材料的机械稳定性。

在电化学性能测试中，该材料作为锂离子电池负极表现惊艳：在0.1 A g^?1电流密度下展现出≈787 mAh g^?1的超高可逆容量，即便在5.0 A g^?1的高电流密度下仍保持优异的循环稳定性。这项研究不仅为多尺度多孔碳材料的可控构筑提供了普适性策略，更为能源、环境等领域的多功能多孔材料设计开辟了新途径。