近期，化学与化工学院李英杰博士在炔碳材料合成及应用开发方面取得系列原创性成果，相关工作发表在在国际权威期刊《Green Chemistry》（中科院一区Top期刊，IF 9.3）与《Separation and Purification Technology》（中科院一区Top期刊，IF8.1）上。上述成果李英杰老师为论文第一作者兼通讯作者，硕士研究生徐欣怡、强菠、汪晓宇、许申奥等为主要完成人。以上工作得到了国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、安徽省高校研究计划项目等支持。

新型碳材料的研发是材料科学领域的重要分支，近年来炔碳材料以其独特的组成结构和巨大的应用潜力，受到科学家们的广泛关注，已成为继石墨烯之后，新型碳材料领域的研究热点和前沿。该课题组率先通过电石的机械化学反应成功制备了石墨单炔类二维炔碳材料，并对其在储能及水处理中的应用性能进行了探究；近期，该团队采用机械化学技术来激活电石的反应活性，从而使之与有机含杂原子的多卤化物反应，成功实现了几种掺杂炔碳材料的合成；通过系统表征初步揭示了该类材料的特异性组成与结构，并对其储能与重金属吸附特性进行了考察。研究发现，机械化学可高效合成掺杂炔碳材料，该类材料具备稳定的炔基键接碳骨架结构和均匀的杂原子掺杂效果，且较原有的无掺杂炔碳材料，其储电性能与电荷传输效率有了很大提升。

首先，具有POPs特性的十溴二苯醚通过与电石的机械化学反应，被高效转化为具有独特结构和高电化学性能的含氧石墨炔。该过程通过炔基对卤素的亲核取代，构建了具有炔基键接的二维碳骨架结构。在较为温和的反应条件下，十溴二苯醚高效地转化为高附加值的碳材料，体现了该绿色过程的高效性、环保性和经济优势。所合成的含氧石墨炔具有炔基键接的碳骨架、发达的孔隙、高度有序的多层结构以及原位掺杂的含氧集团等独特的组成和结构。研究发现，该含氧石墨炔具有典型的超电容性能、较高的比电容、良好的倍率性能、出色的电导率和优异的循环稳定性，在储电和导电方面具有广阔的应用前景。

同时，通过机械化学激发电石的反应活性，使之与四溴噻吩反应，成功实现了原位硫掺杂石墨单炔的高效合成。通过活性炔基对中四溴噻吩溴的深度亲核取代，构建了具有炔基键接的噻吩碳骨架结构的二维原位硫掺杂石墨单炔；且该机械化学合成工艺高效、经济、绿色，相较于目前已有的其他炔碳材料合成方式，更具有工业化潜力。所得原位硫掺杂石墨单炔具有炔基键接的噻吩碳骨架、原位掺杂的含硫集团、纳米片状的主体形貌、分级多孔的孔隙以及有序的内部结构等的独特组成和结构。研究发现，其在汞吸附和电化学储能方面具有广阔的应用前景。作为Hg(II)的吸附剂，其表现出快速的吸附行为、超高的Hg(II)吸附量、优异的可回收性和良好的选择性；而作为超级电容器电极材料，其展现出典型的超级电容行为、较高的比电容、良好的导电性和优异的长周期循环稳定性。该系列工为原位掺杂石墨单炔的合成提供了一条绿色可行的路线，也为石墨炔类炔基碳材料的精确合成和结构调控研究提供了助力。

此外，该团队通过CO₂或碳酸盐与电石的机械化学反应，制备了含氧炔碳纳米线，并对其应用性能进行了考察。之前，该团队通过电石与八氯萘的机械化学反应，实现了萘炔的成功合成；通过系统表征与理论计算相结合分析了萘炔的独特组成与结构，并对其电化学性能进行了考察。相关工作文章链接附下。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.128596

https://doi.org/10.1039/D4GC00924J

https://doi.org/10.1016/j.gee.2021.04.007

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.154598

https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c02414