事件一：深圳先進院研發出高氮摻雜的多孔微晶碳鉀電負極材料

中國科學院深圳先進技術研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳及其團隊聯合香港城市大學教授李振聲成功研發出高氮摻雜的多孔微晶碳納米材料，其作為鉀離子電池負極表現出高容量和長循環特性。

由于鉀儲量豐富、與鋰接近的標準氫電極電勢等特性，使得鉀基儲能器件在規模化儲能領域具有良好的應用前景。然而，由于鉀離子的離子半徑較大，不僅阻礙了其在電極材料中的嵌入或脫出，動力學緩慢，還會導致電極材料發生較大的體積變化，使得循環穩定性較差。因此，亟待開發針對于鉀離子存儲的高效低成本電極活性材料。

基于上述考慮，唐永炳及其團隊成員常興奇、周小龍、歐學武等人成功研發出高氮摻雜的多孔微晶碳納米材料，其多孔結構有利于鉀離子的快速擴散，而含有大量微晶碳納米片有利于鉀離子的插層與吸附。研究表明：這種高氮摻雜微晶碳納米材料的電化學反應為擴散反應與贗電容反應協同作用機理，其作為鉀電負極具有410mA·h/g的高容量，并且在5A/g的大電流密度下可逆循環3000次后的容量保持率約為70%。該工作為設計高性能鉀電負極材料提供了新策略。

高氮摻雜微晶碳的結構及儲鉀性能：（a）SEM形貌表征（b）TEM顯微結構

（c）XPS成分分析（d）低電流密度下的電池容量（e）5A/g大電流下的長循環性能

事件二：我國學者首次合成螺旋手性碳納米管片段

中國科學技術大學平武教授課題組首次合成了螺旋手性碳納米管片段，并對其強圓偏振發光（CPL）性質進行了深入研究。該成果日前發表在國際著名學術期刊《德國應用化學》上。

由于其突出的機械、電學以及光學性質, 碳納米管材料在納米科技和電子學領域中扮演著非常重要的角色。然而，傳統的制備方法難以控制碳納米管的生長，只能得到金屬納米管和半導體納米管的隨機混合物。利用有機化學自下而上的合成方法是制備高純度碳納米管的理想策略之一。管狀非平面共軛大環化合物因其大的π體系、確定的尺寸和形狀而受到越來越多的關注。由于不存在鏈端效應且具有高的對稱性和應變能，π共軛大環化合物表現出卓越的光電學性能，在有機光電領域的應用方面顯示出巨大的潛力。特別是具有大的不對稱因子和高PL量子產率的手性共軛大環化合物，是手性光學應用的理想選擇。但迄今為止，合成具有特定尺寸和直徑的全π共軛手性納米管片段仍然是一個巨大的挑戰。

科研人員基于前期在碳納米管新結構合成和光物理性質方面的系列工作，巧妙地利用蒽作為多環芳烴構筑單元，首次合成了螺旋手性碳納米管片段；隨后通過紫外可見、熒光、核磁共振、圓二色性和CPL光譜，結合理論計算研究了其光物理性質。與平面蒽單體相比，該手性π共軛大環在吸收光譜和發射光譜中均顯示出顯著的紅移，并且顯示出極強的圓偏振發光，比目前報道的最好的CPL活性材料提高了100倍以上。

這一成果實現了新型螺旋手性管狀共軛材料合成，并為設計制備高CPL活性材料和利用其做模板制備單一手性碳納米管提供了新思路。

事件三：原位碳納米管/鋁酸鈣水泥（CNTs/CAC）開發成功

含碳澆注料在施工與應用過程中存在的主要問題為：石墨水潤濕性差、不易分散且易于氧化，導致澆注料抗渣侵蝕性與抗熱震性變差。為了改善所存在的問題，相關機構開發出了一種新型水泥結合劑——原位碳納米管/鋁酸鈣水泥（CNTs/CAC）

CNTs/CAC水泥呈黑色粉末狀，燒失后具有與Secar71相近的相組成，其燒失后物相含量為：CA 57.46% ~ 61.96%、CA2 38.04%~42.54%；同時隨著催化劑含量的增加，水泥中碳含量逐漸提高（≥20%）且碳的結晶度增加。

CNTs/CAC水泥中鋁酸鈣相生長完整，小顆粒團聚組成為40μm~60μm的顆粒。碳存在于鋁酸鈣的晶粒之間，為納米線網狀結構。根據HRTEM（高分辨率透射電鏡）分析，該水泥生成竹節狀多壁碳納米管，管壁層數較多，長徑比較大；碳納米管管壁厚度約為10 nm，晶面條紋間距為0.342 nm，為碳的(002)晶面。

對比研究證實，CNTs/CAC的水分散性明顯優于Secar71+20%炭黑機械混合試樣，且碳納米管與水泥結合較好。以CNTs/CAC為結合劑和碳源部分代替球形瀝青，并保持相同的碳含量，制備Al2O3-SiC-C質澆注料。CNTs/CAC與Secar71結合的澆注料經1100 ℃和1450 ℃ 3 h燒后的常溫抗折與耐壓強度均處于同一水平。CNTs/CAC結合澆注料中的碳材料的抗氧化性明顯優于Secar71水泥結合的試樣。

CNTs/CAC水泥中碳的水潤濕性較好，與鋁酸鈣結合也更為緊密，這提高了碳材料的分散性；其結合的Al2O3-SiC-C耐火澆注料的抗氧化性突出，力學性能穩定，說明可作為一種成熟的含碳澆注料結合劑。

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