最近，北京化工大學(xué)的段雪院士領(lǐng)導(dǎo)的團隊在超短碳納米管的研究上取得了重大進(jìn)展。他們基于長期以來對插層材料的堅實研究和深刻認(rèn)識，利用層狀雙羥基金屬氫氧化物(LDH)的層間空間限域作用，合成了十二烷基磺酸陰離子(DSO)插層的Co-Al LDH。而后以LDH層間的甲基丙烯酸甲酯(MMA)為碳源，通過還原得到的活性金屬Co的催化作用，合成生長了長度小于1 nm(分子尺度)，外徑和壁厚分別約為20 nm和3.5 nm的碳納米環(huán)。這種碳納米環(huán)具有超短的軸向維度以及其開放端口帶來的豐富石墨層邊緣位點，應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料，獲得了高達(dá)1237 mAh g-1的可逆容量，遠(yuǎn)高于目前商用的球形石墨、中間相炭微球等。同時在逐步提高電流密度的快速充放電過程中，該材料仍然具備很高的可逆容量。相關(guān)研究發(fā)表在最近的Advanced Materials上。
碳納米環(huán)這種超短碳納米管的成功合成，與LDH這種插層材料有著極大的關(guān)聯(lián)。LDH是一類具有水鎂石層狀結(jié)構(gòu)的陰離子粘土材料，其中的某些二價陽離子被三價陽離子取代而使得LDH片層帶正電荷，這些多余的正電荷由插層的陰離子進(jìn)行補償，通過插層的陰離子及層間的相互作用，獲得LDH單片層間的受限空間。利用LDH進(jìn)行空間限域，進(jìn)而催化生長碳納米環(huán)為超短碳納米管的研究提供了新思路?？梢韵胂蟮氖牵ㄟ^調(diào)變LDH中插層陰離子的種類以及層間碳源的量，可以獲得一系列有著不同長度和壁數(shù)的碳納米環(huán)，將在能源存儲、生物探針、催化以及納電子學(xué)、納光子學(xué)取得更加廣泛而重要的作用。（來源：materialsviewschina）
