Kim等研究了一种基于分子筛为模板的低温镧催化CVD工艺,用于制备微孔三维类石墨烯碳材料。嵌入分子筛孔道中的镧离子通过d- π 相互作用,可以促进表面吸附以及乙烯或乙炔分子在较低温度(小于600℃)下的碳化。使用这种方法可以在含镧分子筛(LaY)孔隙内选择性地形成三维石墨烯结构,而不会在外表面产生焦炭。在850℃下进行热处理可以获得高度有序的类石墨烯碳的多孔骨架。从TEM图(图1-52)中可以看出,三维石墨烯结构沿着分子筛超笼的光滑弯曲表面系统地演化。值得注意的是,三维类石墨烯碳几乎复制了所有LaY分子筛孔的形态,没有随机沉积任何无定形碳。通常,石墨烯在现有分子筛中初始成核后的生长是通过自由基诱发的热缩聚方式进行的,速度非常快,遵循与镧催化相关的“快速位点生长”机制。这项工作还表明,合成量可以很容易地扩大,在实验室规模上可以实现每批10g的生产能力。简而言之,该方法为大规模实现三维周期性微孔石墨烯结构提供了有效的合成策略。
图1-52 低温镧催化CVD工艺制备微孔三维类石墨烯碳材料的TEM图