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Nanoarchitectured MOF-derived porous carbons: Road to future carbon materials
Applied Physics Reviews ( IF 11.9 ) Pub Date : 2024-11-05 , DOI: 10.1063/5.0213150 Minjun Kim, Kwang Keat Leong, Nasim Amiralian, Yoshio Bando, Tansir Ahamad, Saad M. Alshehri, Yusuke Yamauchi
Applied Physics Reviews ( IF 11.9 ) Pub Date : 2024-11-05 , DOI: 10.1063/5.0213150 Minjun Kim, Kwang Keat Leong, Nasim Amiralian, Yoshio Bando, Tansir Ahamad, Saad M. Alshehri, Yusuke Yamauchi
This review aims to offer strategic synthesis of new carbon materials under the thematic concept of “nanoarchitectonics” applied to metal-organic framework (MOF)-derived porous carbons. The background tracing of carbon materials in terms of the development of carbon microstructure is outlined first to offer the microstructural level of understanding of traditional carbons as well as recent MOF-derived porous carbons. Subsequently, we present the discussion on the effect of nanopore size on the formation of an electrical double layer, and justify the electrochemical rationale behind the need for nanoarchitecturing of porous carbon materials. Traditional synthetic strategies of template-free and template-based methods and the previous porous carbon materials are also discussed as the potential synthetic methods and approaches available for nanoarchitecturing of MOF-derived porous carbons. Various examples of nanoarchitectured MOF-derived porous carbons are then presented and discussed based on the careful categorization into template-free methods including bottom–up and top–down approaches and template-based methods including hard- and soft-template approaches. This review therefore aims to summarize and extend the current knowledge of nanoarchitectured MOF-derived porous carbons to offer intuitions and innovations toward future carbon materials. We also offer future directions with considerations on the challenges and innovations in the current field of nanoarchitectured MOF-derived porous carbons.
中文翻译:
纳米结构 MOF 衍生的多孔碳:通往未来碳材料之路
本文旨在提供在“纳米结构学”主题概念下的新型碳材料的战略合成,应用于金属有机框架 (MOF) 衍生的多孔碳。首先概述了碳材料在碳微观结构发展方面的背景追踪,以提供对传统碳以及最近的 MOF 衍生的多孔碳的微观结构的理解。随后,我们讨论了纳米孔径对双电层形成的影响,并证明了需要对多孔碳材料进行纳米结构的电化学原理。还讨论了无模板和基于模板的方法的传统合成策略以及以前的多孔碳材料,作为可用于 MOF 衍生多孔碳纳米结构的潜在合成方法和途径。然后,根据对无模板方法的仔细分类,包括自下而上和自上而下的方法以及基于模板的方法(包括硬模板和软模板方法),提出和讨论了纳米结构 MOF 衍生的多孔碳的各种示例。因此,本文旨在总结和扩展纳米结构 MOF 衍生的多孔碳的当前知识,为未来的碳材料提供直觉和创新。我们还提供了未来的方向,并考虑了当前纳米结构 MOF 衍生多孔碳领域的挑战和创新。
更新日期:2024-11-05
中文翻译:
纳米结构 MOF 衍生的多孔碳:通往未来碳材料之路
本文旨在提供在“纳米结构学”主题概念下的新型碳材料的战略合成,应用于金属有机框架 (MOF) 衍生的多孔碳。首先概述了碳材料在碳微观结构发展方面的背景追踪,以提供对传统碳以及最近的 MOF 衍生的多孔碳的微观结构的理解。随后,我们讨论了纳米孔径对双电层形成的影响,并证明了需要对多孔碳材料进行纳米结构的电化学原理。还讨论了无模板和基于模板的方法的传统合成策略以及以前的多孔碳材料,作为可用于 MOF 衍生多孔碳纳米结构的潜在合成方法和途径。然后,根据对无模板方法的仔细分类,包括自下而上和自上而下的方法以及基于模板的方法(包括硬模板和软模板方法),提出和讨论了纳米结构 MOF 衍生的多孔碳的各种示例。因此,本文旨在总结和扩展纳米结构 MOF 衍生的多孔碳的当前知识,为未来的碳材料提供直觉和创新。我们还提供了未来的方向,并考虑了当前纳米结构 MOF 衍生多孔碳领域的挑战和创新。