DOI：10.1038/s41467-019-13430-9
导电多孔碳纳米纤维有望用于环境、能源和催化应用。然而，同时增加其孔隙率和电导率仍然具有挑战性。在这里，本文报道了化学交联静电纺丝，一种宏观-微观的双相分离方法，可合成具有高于80％的超高孔隙率和980 S cm-1的出色电导率的连续多孔碳纳米纤维。用硼酸作为交联剂，聚四氟乙烯和聚乙烯醇交联在一起形成水溶胶网，然后将其电纺成纤维状薄膜。经过氧化和热解后，初生纤维转变为B-F-N三重掺杂的多孔碳纳米纤维，具有良好的宏观-中观-微孔控制，约为750 m2 g-1的大表面积。海绵状多孔碳纳米纤维具有显著降低的传质阻力，在气体吸附、污水处理、液体存储、超级电容器和电池方面表现出多功能。所报道的方法允许绿色合成高性能多孔碳纳米纤维，作为可用于多种应用的新的平台材料。
图1.B-N-F三重掺杂的海绵状PCNFs的制备。a使用化学交联静电纺丝法合成PCNFs的概图。b初纺膜的数码照片，尺寸为70厘米×55厘米。c-e初纺纤维、氧化纤维和PCNFs的扫描电子显微镜（SEM）图像。f PCNFs的EDS谱图。G拟议的B-N-F掺杂PCNFs的化学模型。
图2.PCNF膜的表征。a厚度为210 µm的PCNF膜的横截面SEM图像。b具有连续大孔的PCNFs的高倍SEM图像。c，d单个PCNF的TEM图像。e展示了独立式PCNF膜的坚固性。f，g PCNFs的N2吸附-解吸等温线。h具有不同热解温度的PCNFs的拉曼光谱。i产生不同热解温度和PVA含量的PCNFs的电导率。
图3.PCNF膜的实际应用。a在1200℃下制备的PCNF-50％PVA薄膜的拉伸应力-应变曲线。b PCNF膜和组织之间弯曲刚度的比较。c-e PCNFs的CO2吸附性能、超疏水性能和染料吸收性能。f使用PCNFs吸收MB染料的紫外光谱表征。g PCNFs的有机溶剂润湿性和h液体存储性能。
图4.PCNF膜的电化学性能。a-d在带有锂离子电解质的超级电容器中，独立式PCNF电极的性能。循环前PCNF电极的阻抗谱。b在1 Ag-1的电流密度下CP曲线。c四种不同扫描速率下的CV曲线。d在1 Ag-1下的长循环性能。e-i Li-S电池中PCNF-S阴极的性能。e 1C和5C时的恒电流电压曲线。f 扫描速率为0.1 mV s-1时的连续CV曲线。g在1C时的长循环性能。h，i分别在1C进行50次循环后，新鲜电极和电极的表面形态。
