含碳物质和材料的热稳定性与化学稳定性高、重量轻，且具有优异的导电性，因而其在能源、环境领域的应用研究正不断展开。以碳纳米管和石墨烯等为代表的极小纳米碳物质存在凝聚时有效表面积变小，从而导致功能下降的缺点。为此，科研人员正在摸索使用表面积大的多孔碳材料的方法，然而以现有的合成法还难以获得均匀的粒子形态。
早稻田大学理工学术院客座高级研究员兼客座研究院教授山内悠辅等人组成的研究团队，确立了以金属有机框架（MOF）粒子为起始物质，通过直接碳化合成多孔碳粒子的方法。通过蚀刻MOF粒子的内部以及在MOF粒子的表面附着其它构造的MOF粒子，使得对形态和细孔结构的高度控制成为可能。
以MOF为起始物质的简单型、中空型、核壳型、双壳型多孔碳材料的合成方法及电子显微镜照片。每种类型均获得了均匀的粒子形态。
此外，研究团队还将多孔碳材料分为四种类型，分别确立了合成各类型碳材料的方法论。实验结果进一步证实，多孔碳材料相对于起始物质MOF的收率为30%-50%，其合成物也是由约90%以上的碳原子构成的碳材料。
此前由于MOF自身的化学稳定性和电导率较低被认为不适合应用于电化学。但此次确立的MOF直接碳化法能克服上述缺点，在蓄电池和催化剂等方面的应用值得期待。
原文：JSTnews 2022年12月号
翻译：JST客观日本编辑部
