由于在熔盐中电解具有高效和可扩展的优点，将碳资源电化学转化为石墨化产品是实现高附加值碳的可持续途径。

近日，北京理工大学Wei-Li Song，Yan-li Zhu，北京科技大学焦树强教授展示了金属催化的电化学法将生物炭转化为高度石墨化的碳。

文章要点

1）首先，金属镍催化剂可以促进脱氧、石墨化、缺陷去除和管化等电化学过程。

与没有催化剂的样品相比，加入Ni颗粒电解8小时后，杂原子（O）含量从1.18%降低到0.32%，石墨化度从45.47%提高到50.81%。

2）其次，金属镍催化剂可以改变产物的微观形貌和化学结构，用10%的Ni催化剂在850 °C下电解可以得到碳纳米管。

3）第三，宏观电池和电极尺度的分析结果表明，随着电解时间的延长，阴极上的局部过电位降低，而电流密度增加。此外，实验电流密度从0.347 A/cm² (1h)增加到0.385 A/cm² (8h)。

4）在原子尺度上，XANES和EXAFS实验的分析以及DFT计算表明，初始产物中的Ni-Ni键（峰位~2.18 Å）将部分脱键形成Ni-C键（峰位~1.6 Å）电解后，表明Ni-Ni配位数减少4，而Ni-C配位数增加4。从态密度图可以看出，Ni的3d轨道与C的2p轨道在3.5-6 eV能量范围内的杂化也证明了Ni原子参与了碳结构的重建。

5）最后，转化后的石墨碳可以分别作为高容量负极材料制成LIBs(342 mAhg^-1)和KIBs(209 mAh g-1)，以理解电化学石墨化过程应用于储能。

参考电竞投注官网

Shijie Li, et al, Nickel-promoted Electrocatalytic Graphitization of Biochars for Energy Storage: Mechanistic Understanding using Multi-scale Approaches, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202301985

DOI: 10.1002/anie.202301985

https://doi.org/10.1002/anie.202301985