納米多孔結(jié)構(gòu)的碳材料由于具有大比表面積、獨(dú)特的孔結(jié)構(gòu)以及豐富的納米孔，使其在儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大，也引起了人們的高度重視。然而，對(duì)于多孔材料在納米尺度上，面向不同儲(chǔ)能需求的多功能組合和調(diào)控仍是目前材料領(lǐng)域的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：51274240）的資助下，中南大學(xué)周向陽(yáng)課題組與香港理工大學(xué)Limin Zhou課題組合作，在一維與二維納米多孔碳材料的制備、表征及形貌結(jié)構(gòu)控制的過(guò)程機(jī)理方面的研究取得了重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果分別在能源領(lǐng)域著名雜志《能源與環(huán)境科學(xué)》（Energy & Environmental Science）以及《納米能源》(Nano Energy)上發(fā)表。

　　為了獲得同時(shí)具有高石墨化度和大比表面積的碳納米纖維，合作雙方經(jīng)過(guò)共同努力，利用納米鎳顆粒在無(wú)定形碳纖維基體中的催化石墨化原理，結(jié)合靜電紡絲和化學(xué)活化技術(shù)，設(shè)計(jì)和制備了具有豐富石墨化隧道的“N-摻雜活化碳納米纖維”（ANHTGCNs）。該材料作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，具有高達(dá)1560 mAh/g的比容量，是目前商用石墨負(fù)極的4倍多，同時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)與倍率性能。這種通過(guò)控制金屬顆粒的擴(kuò)散路徑來(lái)調(diào)節(jié)無(wú)定形碳石墨化結(jié)構(gòu)的方法，為具有特殊石墨化結(jié)構(gòu)的一維碳納米材料制備提供了一條全新的思路。

　　ANHTGCNs材料的制備過(guò)程

　　合作雙方還開(kāi)發(fā)了一種基于液相原位生長(zhǎng)技術(shù)的防止石墨烯片層團(tuán)聚新方法，主要通過(guò)在高度分散的氧化石墨烯表面生長(zhǎng)尺寸可控的二氧化硅保護(hù)層、后續(xù)的熱處理及二氧化硅的選擇性刻蝕等步驟得以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)其作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，表現(xiàn)出了優(yōu)異的循環(huán)性能及倍率特性。