文博資訊--功能碳材料具有獨特的物理和化學性質，在能源、催化和環境等領域有廣闊的應用前景。功能碳材料的選控合成/制備和應用途經的拓展一直是國內外高度關注的一個學科前沿和熱點。精細化工國家重點實驗室邱介山教授領導的“能源材料化工”學術團隊面向能源材料化工的學科發展前沿及國家在能源材料化工技術領域的重大需求，多年來致力于煤和生物質基微/納米功能碳材料的選控制備及應用研究，近期在石墨烯可控組裝、碳基能量轉換與存儲用材料調控、煤基功能碳量子點等研究方面取得了一系列新的突破。
在理想狀態下，石墨烯是一種新型的單原子厚度的二維晶體碳質納米材料，如何在納米尺度上精細調控前驅體基本結構單元的化學性質，進而基于自組裝策略，實現孔隙結構高度發達且機械性能優異的高功能石墨烯及其超輕高彈性宏觀體的可控構筑，是一個富有挑戰性的難題。該團隊在前期研究工作的基礎上 (Adv. Mater. 2013, 25, 2219, 作為Research highlight被Nature 2013, 494, 404報道，入選2013年度“中國百篇最具影響國際學術論文”)，將化學剪裁與雜原子摻雜的策略有機融合，實現了氮原子摻雜的一維碳納米管與二維石墨烯納米帶狀材料有機復合材料的選控制備，這種新材料作為染料敏化太陽能電池的對電極，顯示出優異的性能，相關工作發表在Adv. Energy Mater. (2015, DOI:10.1002/aenm.201500180，期刊內封面)；發展了柱撐、化學交聯等新技術和新方法，以氧化石墨烯為基本結構單元，實現了石墨烯超快的組裝，成果發表在Adv. Func. Mater. (2014, 24, 4915-4921，期刊的Frontispiece；2015, 25, 2109-2116，期刊內封面)。
Adv. Energy Mater. (2015, DOI:10.1002/aenm.201500180，期刊內封面)
Adv. Func. Mater. (2015, 25, 2109-2116, 期刊內封面)
碳基材料在能量轉換與存儲領域有不可替代的重要作用，其可控制備和組裝是需要解決的核心和關鍵問題之一。團隊首先針對鋰二次電池材料存在的瓶頸性問題，基于表/界面調控策略，選控制備了高功能碳基復合結構納米材料，實現了鋰硫電池固態放電產物及可溶性多硫化物的原位高效穩定，創制出具有優異循環壽命和倍率性能的石墨烯/硫復合電極材料。繼Adv. Mater 2013, 25, 3462和Nature Commun.2014, 5, 5002之后，最新研究成果發表在Nano Energy (2015, 12, 578-587）；研究并發展了空間限域、溶膠/凝膠、誘導晶核生長等新的技術策略，成功實現了超級電容器用新結構高功能多種復合結構納米碳電極材料的選控構筑，相關成果發表在Adv. Energy Mater. (2014, 4, DOI: 10.1002/aenm.201470099, 期刊前封面；2015, DOI: 10.1002/aenm.201570035, 刊物的Frontispiece)。這種合成策略可以拓展到多種類型的其它碳源，是一種制備高性能二維多孔片狀納米碳材料的普適性新方法。這一成果為拓展和深化高性能炭基超級電容器電極材料的設計與構筑，開辟了新的技術途經，也為高性能二維納米炭材料的設計合成提供了可資借鑒的新思路。
Adv. Energy Mater. (2014, 4, DOI: 10.1002/aenm.201470099, 期刊前封面)
碳量子點是近年來發展起來的碳家族的一種明星級納米碳材料。如何實現其價廉、可控及規模化的制備是國內外高度關注的一個難題。基于前期在煤基納/微米碳材料研究的雄厚工作基礎，該團隊提出以煤為前驅體，采用化學氧化、電化學等分子剪裁技術手段，成功實現了煤基碳量子點的可控合成；利用零維碳量子點富活性位的特點，與二維石墨烯等材料有機復合，構筑了具有高活性位、高導電性、廉價的無金屬全碳電催化一體材料，揭示了這類新催化材料的本征構效關系。相關研究結果發表在Small (2014, 10, 4926-4933)、Chem. Commun. (2015, 51, 3419-3422)和Carbon (2015, 91, 291-297). 資訊由高溫高壓反應釜提供
