多孔碳材料因其高比表面积和优异的导电性而被广泛应用于电池电极、化学催化等方面。在合成多孔碳材料后常使用热处理，来去除特定的含氧官能团、提升石墨化程度以增加材料的电性能和化学稳定性。

      石墨烯 zipping 反应（graphene-zipping reaction）指的是石墨烯基材料在高温热处理下，去除边缘氢（H-terminated）官能团时伴随的离散石墨烯融合的反应。然而，过高的热处理温度可能导致石墨烯层堆积和孔坍塌。因此，探究石墨烯 zipping 反应和由此产生的高温下石墨烯尺寸的增加，以及在避免石墨烯堆叠的情况下促进石墨烯 zipping 反应的最佳条件，对与合成高性能的多孔碳材料具有重要的意义。

海绵状介孔碳材料在 2073 K 热处理下，通过石墨烯 zipping 反应形成更大尺寸的石墨烯域

近日，日本东北大学西原洋知教授团队以一种由单层石墨烯组成的介孔碳材料为模版，在1173 K−2873 K 的温度范围分别进行热处理。系统分析了石墨烯 zipping 反应对石墨烯基材料性能的影响，并确立了最适热处理条件。该成果以“Chemistry of zipping reactions in mesoporous carbon consisting of minimally stacked graphene layers” (从多孔碳材料探究石墨烯 zipping 反应) 为题，发表在英国皇家化学会期刊 《Chemical Science》上。

       研究团队分析了一系列具有由1-2层石墨烯层组成的石墨烯壁的介孔碳（CMS 及其在1173K至2873K 之间热处理的样品）。

(a) LPXRD和LTPD 的说明和比较。(b) 2073 K 前后整个石墨烯尺寸的演变。

(c) 石墨烯域的压缩反应的图示。(d) 拉链反应的分子动力学模拟

结果表明，发育良好的 sp2-碳网络和介孔结构在2073 K之前保持完整。在更高的温度下，发生孔塌陷和石墨烯层堆积，伴随着形态变化和结晶增加。氧化开始的碳边缘位点在1873K 时大部分被去除，并且由于相邻石墨烯域之间发生的石墨烯拉链反应而形成更大的连续石墨烯框架。抗氧化性、弹性和导电性与边缘位点的数量、拓扑缺陷、连续石墨烯片的尺寸以及石墨烯结构中的层数密切相关。

       因此，由于边缘位点数量最少，1873–2073K 的 HT 可以实现优异的导电性、高耐用性和独特的机械灵活性，大的连续石墨烯片，并且仍然完整的介孔结构，没有石墨烯层堆叠。得益于这些独特的性能，它在超级电容器、锂电池、聚合物电解质燃料电池、催化剂载体、高容量吸附剂和新型热泵等方面表现出优异的潜力。

       这些发现提供了可靠且系统的研究，有助于理解和推进1273K至2273K热处理多孔碳材料的合成和应用，以及具有所需性能的其他碳质骨架的可控设计。催化剂载体、高容量吸附剂和新型热泵，以及具有所需性能的其他碳质骨架的可控设计。