近日，我校梅东海教授团队在二维碳材料的绿色高效合成领域取得重大突破，在《自然·通讯》（Nature Communications）上发表了题为“Synthesis of 2D amorphous carbons via energy-autonomous carbonization of polyaniline upon decomposition of HClO₄”的最新研究成果。天津工业大学为第一通讯单位，化学学院沈浏鎏副教授为第一作者，化学工程与技术学院张贵荣教授、环境科学与工程学院梅东海教授为共同通讯作者。

(a)温和加热引发与(b)微波诱导触发的能量自给型“爆米花”反应过程；(c-e)合成的二维碳纳米片多尺度结构表征结果；(f)二维碳纳米片的模拟结构。

长期以来，碳材料制备领域始终受困于高能耗的热解工艺。传统方法往往依赖长时间的外部高温供能，这不仅大幅推高了生产成本，更造成了严重的能源冗余。针对这一领域痛点，科研团队另辟蹊径，开发出一种能量自给型的“爆米花”合成路径。该技术的核心突破在于变“外部加热”为“内部释能”：在轻微的微波、热量或机械刺激诱导下，前驱体会发生剧烈的自发性放热分解，瞬间触发极速自蔓延反应。在反应发生的0.4秒内，高达上千摄氏度的局部高温与激增的瞬态气压协同作用，强力驱动聚合物发生剥离与碳化，最终构筑出二维碳纳米片。这一“闪速合成”的创新性方法不仅为二维碳材料制备提供了全新的低能耗解决方案，更在原子尺度上实现了金属单原子活性位点的精准引入，为高性能电催化剂的开发构建了通用平台。

该成果得到了国家自然科学基金青年项目和面上项目、科技部重点研发计划的资助和支持。

（审稿：化学学院 臧洪俊 编辑：党委宣传部 陈亚桥）

图片来源：化学学院