我科学家首次成功制备可用于锂电池的金刚石纳米线

金刚石纳米线是一种一维的金刚石基纳米碳材料，具有与碳纳米管相媲美的强度，但其应用一直受限于产物结构的无序性。近日，北京高压科学研究中心研究人员以生物基平台化合物脱水粘酸作为反应单体，首次在高温高压条件下合成了具有原子级有序结构的金刚石纳米线，并发现其可用作锂离子电池材料。该研究为生物质的加工利用提供了新思路。

金刚石纳米线是一类具有类金刚石成键方式的一维碳材料。该材料结合了金刚石结构的高强度及聚合物的柔韧性特点，在高热导材料、储能装置等领域具有广泛应用前景。该材料于2015年由苯分子在20万大气压的聚合反应中首次制备得到。然而长期以来，合成样品的有序性较差，限制了进一步的研究及实际应用。科学家通过化学掺杂、扩展分子的共轭程度等途径减少副反应、控制分子的有效堆积，从而提高产物有序性，但如何制备原子级有序排列的金刚石纳米线材料仍然是阻碍该材料发展应用的一大瓶颈。

北京高压科学研究中心李阔、郑海燕课题组一直专注于原子级有序碳材料的设计与合成。该研究团队综合使用高压原位X射线衍射、红外光谱和理论模拟，确定了在高压下得到的聚呋喃二甲酸是具有双羧基取代、全顺式堆积构型的金刚石纳米线。

通过综合调控实验压力、温度和时间等条件，研究人员发现，制备该聚合物材料的最佳反应条件为350°C、12万大气压。“该反应条件压力适中，非常有利于较大规模合成。”文章的第一作者北京高压科学研究中心博士生王萱指出，他们发现聚呋喃二甲酸用作锂电池电极材料具有较高的可逆比容量和出色的循环稳定性，因此可以作为潜在的锂离子电池电极材料，该工作为生物质的加工利用提供了新的思路。

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