36小时→1小时，高毒溶剂→乙醇：石墨炔实验室公斤级宏量制备获突破
2026-10-20 · 应用介绍 · 百灵威授权转载
石墨炔是由sp和sp²杂化碳原子构成的二维碳材料，天然带孔、高度共轭、结构稳定。理论预测它是最稳定的碳同素异形体之一，热稳定超过1000°C，耐酸碱盐，还自带规整孔道。但过去，它一直卡在合成上：高毒溶剂、36小时反应、产物长程无序。
百灵威平台联合推广北京化工大学范红玮老师团队研发的新型氢取代石墨炔(HsGDY)均相催化醇热法，乙醇低毒溶剂，1小时合成有序AA堆叠HsGDY。比表面积791.3 m²/g，孔径3.86 nm，水接触角131.3°，强疏水，热稳定>1000°C，耐酸碱盐，已实现实验室公斤级宏量制备。从36小时到1小时，从高毒到绿色，从无序到有序，为应用验证与中试放大扫清障碍。百灵威助力企业精准对接，加速产业化落地！
能源存储：锂电容量翻三倍，液流电池成本砍八成
锂离子电池负极
HsGDY作负极时，比容量 >1000 mAh/g，是商业石墨（372 mAh/g）的近3倍。0.05 A/g下可达1050 mAh/g，2 A/g下稳定循环 1000次，库仑效率接近100%（图1-2）。
图1 锂电容量
图2 循环稳定性
液流电池隔膜
对比商业Nafion膜，石墨炔复合膜 成本降低超80%，在200 mA/cm²下能量效率反而提高5.5%。质子交换膜离子交换容量是Nafion117的2倍，循环跑到 5000圈。
高温燃料电池隔膜
石墨炔复合PBI基膜质子传导率稳定，单电池功率密度 超过500 mW/cm²。
分离膜：让醇水、石脑油“听话”分离
醇/水分离
HsGDY基复合膜同时增强吸附选择性和扩散选择性，通量比纯PDMS膜提高38%，分离因子提高43%，连续运行120小时稳定（图3）。
石脑油分离
利用芳香环共轭、富炔结构和孔道基团调控，优先吸附芳烃。四组分混合液中，甲苯含量从 15 wt.% 浓缩到 98.1 wt.%，通量达 731 g/m²·h，并成功制备 20×20 cm² 大面积膜。
图3 HsGDY基复合膜吸附及扩散性能
应用领域
1. 锂离子电池负极材料高晶态结构提供连续电子传输路径，规整孔道促进Li⁺快速扩散，同时多孔骨架缓冲体积变化，可显著提升倍率性能与循环稳定。
2. 电池隔膜功能材料
HsGDY具有可调孔径及电解液良好润湿性，可作为隔膜涂层或功能层，实现离子选择性传输，提高电池安全性与循环寿命。
3. 化工膜分离领域
依托其规则纳米孔道与稳定碳骨架结构，可构筑高通量、高选择性分离膜，适用于有机溶剂分离、水处理及气体分离等领域。
相关产品
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Hydrogen-substituted graphdiyne, 95% 氢取代石墨炔 | / | 9704402 |
参考文献
[1] Yang X, Qu Z, Li S, et al. Ultra‐Fast Preparation of Large‐Area Graphdiyne‐Based Membranes via Alkynylated Surface‐Modification for Nanofiltration[J] . Angewandte Chemie International Edition, 2023, 62(17): e202217378.[2] Liu Y, Chen Z, Lai C, et al. AA‐Stacked Hydrogen‐Substituted Graphdiyne for Enhanced Lithium Storage[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2025, 64(14): e202422089.
[3] Cheng S, Liu Z, Yang X, et al. Graphdiyne-based integrated membrane for enhanced alcohol-permselective pervaporation[J]. Journal of Membrane Science, 2024, 693: 122397.
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