由于具有比表面积大、稳定性高、导电性好等优点，多孔炭材料在电化学能源存储和转化领域得到了广泛的应用。多孔炭材料的性能主要由其孔结构决定，这使得多孔炭的结构调控成为了该领域的研究前沿。硬模板法是调控多孔炭材料结构最为直接和常用的技术策略，然而这种方法涉及到模板预制以及去除等过程，材料制备流程繁琐。另外，硬模板策略的调控精度仅能达到微/纳尺度，如何实现多孔炭材料结构的原子级别结构调控仍存在诸多挑战。因此，发展简单、高效以及具有原子级精度的多孔炭材料调控策略引起了研究者广泛的关注。

中国石油大学（华东）胡涵教授和吴明铂教授课题组总结了利用原位模板策略调控多孔炭材料微观结构的研究进展，并讨论了这些材料在电化学能量存储和转化领域的应用，受邀在《新型炭材料》（New Carbon Materials）上发表了最新综述“Templating synthesis of porous carbons for energy-related applications: A review”。通过与传统硬模板法比较，作者概述了多孔炭材料原位模板合成策略兴起的原因。随后，根据合成时模板的形成过程，将原位模板分为自上而下型、状态变化型以及自下而上型等三种类型。自上而下型模板是指可以在高温下分解为具有特定形态和结构模板的前驱体，这些模板原位与碳源作用直接调控炭材料的微观结构。状态变化型模板是指能够在高温下熔融并有效调节有机前驱体热缩聚过程的熔盐类物质，高温下液态熔盐可以在分子或原子水平上与碳源混合，对多孔炭材料的缺陷结构、孔隙特征以及表面化学性质进行精确调节。石墨相氮化碳是自下而上型模板的代表，小分子前驱体在加热过程首先自聚合形成具有二维结构的石墨相氮化碳，随后诱导碳源炭化而自身则在炭化过程中分解。作者结合典型实例，具体分析了原位模板合成的多孔炭材料在锂离子电池、锂硫电池、超级电容器、氧还原反应等电化学能源存储和转化领域的应用，突出了原位模板合成策略的优势。最后，提出了这一领域进一步发展过程中可能面临的挑战和机遇。

图1  电化学能源存储与转换用多孔炭材料的原位模板合成策略示意图

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文章信息

GUAN Lu, HU Han*, TENG Xiao-ling, ZHU Yi-fan, ZHANG Yun-long, CHAO Hui-xia, YANG Hao, WANG Xiao-shan, WU Ming-bo*. Templating synthesis of porous carbons for energy-related applications: A review[J]. NEW CARBON MATERIALS, 2022, 37(1): 25-45.

关露，胡涵*，滕晓玲，朱一凡，张云龙，晁会霞，杨浩，王小珊，吴明铂*.多孔炭的原位模板合成及其在能源领域应用[J]. 新型炭材料，2022, 37(1): 25-45.

期刊官网：http://xxtcl.sxicc.ac.cn/

国际版主页：https://www.sciencedirect.com/journal/new-carbon-materials