第一作者：張政豪
通訊作者：李偉教授
通訊單位：復旦大學
DOI：10.1002/admi.202400358
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admi.202400358
文獻速讀
介孔碳材料因其高比表面積、可調的孔徑結構、良好的導電性和易于功能化等特點，被廣泛應用于催化、能量存儲與轉換、納米醫學等領域。本綜述聚焦于“單膠束導向組裝”路線，系統總結了納米介孔碳材料的合成策略。在功能化設計和孔結構工程調控的基礎上，我們討論了介孔碳基納米材料在能源存儲和轉換裝置中的優勢與應用實例。最后，本文指出了當前該領域面臨的挑戰，并對未來先進介孔碳納米材料的合成和應用前景進行了簡要展望。
正文導讀
介孔碳材料可以通過膠束介導的軟模板法或硬模板法來合成，但傳統方法制備的介孔碳材料尺寸偏大，達到微米級，這在一定程度上制約了物質的高效傳輸以及活性位點的充分暴露。有鑒于此，本綜述聚焦于介孔材料的最小構筑基元——單膠束，圍繞“單膠束導向組裝”策略歸納了近十年間在納米尺寸介孔碳材料的設計合成及其應用方面的進展。
首先，我們闡述了單膠束的概念以及穩定單膠束的策略，進而總結了基于單膠束基元構筑納米介孔碳材料的合成路徑，主要可分為水熱合成和溶液相合成。目前，多種形態的納米介孔碳材料已能夠被可控合成，包括零維單膠束、一維納米線、二維納米片以及多種三維結構。同時，我們強調了其中的合成機理以及合成過程中關鍵參數如何精確調控材料形貌和介觀結構。
其次，我們系統地總結了納米介孔碳材料功能化的策略，包括雜原子摻雜、單原子或納米顆粒負載、核殼結構以及非對稱結構設計等，這為構建高效能源轉換與存儲材料奠定了基礎。
隨后，我們討論了介孔碳基納米材料在電池、超級電容器和電催化領域的應用，并著重分析反應中的介觀結構-功能關系，例如介孔孔道類型對電解液/氣體傳輸的影響、介孔載體與活性位點/充放電產物之間的相互作用機制等，旨在通過這些結論反哺介孔碳基納米材料的設計思路并定位其最佳應用場景。
最后，我們對未來介孔碳納米材料在合成和應用領域所面臨的機遇與挑戰進行了展望，如從單膠束層面觀察介觀組裝過程、利用單膠束策略精準定制納米介孔材料、納米介孔碳材料的可重復性和大規模合成以及切實利用納米介孔材料的優勢解決電化學存儲和轉換中的關鍵問題。
圖1. 納米介孔碳材料的形貌調控、功能化設計和電化學應用。
期刊簡介
Advanced Materials Interfaces發表關于功能性界面和表面及其特定應用的研究成果，推動我們對界面過程的理解。考慮到固體、液體和氣體之間的界面在幾乎所有材料和設備中發揮著重要作用，該期刊的范圍涵蓋了物理、化學、材料科學和生命科學的跨學科融合。
