由日本物質材料研究機構(NIMS)與早稻田大學為中心組成的國際研究團隊開發了一項可在難以形成孔隙的碳奈米薄片上製作出無數小孔的技術,成功地合成了多孔碳奈米薄片,可望應用於燃料電池或二次電池等用途。
目前現有的無孔質二維(2D)奈米薄片在積層時會大幅失去比表面積,造成無法充分利用其電化學特性。而研究小組注意到金屬有機框架(MOF)可以剝離成奈米片狀,並透過剝離MOF後進行碳化的方式,成功地合成出多孔碳奈米薄片。
研究團隊開發的多孔碳奈米薄片是一款厚度為1.5 nm的超薄2D片材,表面具有眾多細孔且貫通片材,因此易於利用其他分子修飾片材內的細孔表面,並賦予其新的機能。例如留下MOF中所含的氮(N)原子,合成出氮摻雜(Dope)多孔碳奈米薄片後,再以鐵(Fe)原子對細孔內進行適當修飾,即可形成無凝集且均一、高密度的眾多Fe-N4活性位點(Active Site)。而此項結果將會是提高燃料電池在酸性條件下氧還原反應活性的重要技術。研究團隊表示,新開發的多孔碳奈米薄片可望在未來廣泛應用於能源轉換或儲存等電化學用途。