二维单原子层状石墨烯，因其优秀的导电导热及力学等性能，近些年来，在众多领域特别是能源相关领域受到广泛的关注。然而，在处理过程中，石墨烯常常通过层间范德华力π-π堆叠，使其失去部分比表面积，特别是应用在电化学体系中时，会掩埋活性位点，降低有效比表面积。国内外学者一直致力于寻找能够通过简易方法得到具有可以防止堆叠的石墨烯材料。如美国西北大学利用自上而下制备策略，将氧化石墨烯褶皱化，制备得到类似纸团状的氧化石墨烯，可以较大程度保持其高比表面积的特性，使石墨烯内表面也可被高效利用，同时该结构的石墨烯还具有优异的抗压、抗冲击性能。

过去几年里，北京化工大学孙晓明课题组一直致力于新型碳材料的开发及应用。新近发现：卤化高分子可在强碱的帮助下室温即可完成官能团的脱除、材料的碳化及杂元素的掺杂（Advanced Functional Materials 26.19 (2016): 3340-3348）。结合多种可选择的强碱脱卤剂，可在较宽范围内调控所制备碳材料的形貌及孔道结构（Nano Energy 26 (2016): 241-247）。使用卤化高分子聚偏二氟乙烯(PVDF)在表面崎岖不规整的的强碱CaC₂表面进行脱官能团碳化。当CaC₂表面完整覆盖脱卤反应生成薄层碳时，该反应自动终止。继续高温焙烧可将表面覆盖的薄层碳转化为寡层(3~6层)褶皱石墨烯。BET测试表明所得到的褶皱石墨烯具有~325m² g⁻¹的比表面积。将这种褶皱石墨烯应用于电化学催化氧气还原反应(ORR)，发现其具有和商用铂碳催化剂(20wt.% Pt/C)相当的起峰电位和半波电位。更为有趣的是: 通过增加催化剂的负载量, 所合成的褶皱石墨烯表现出极限电流稳定增加, 而Pt催化剂无此行为, 这种特性可潜在提供给燃料电池整装器件更高密度的比能量。

该研究成果以封面文章发表在国内新创办的英文期刊Science China Materials（《中国科学：材料科学》2016年第5期，原文链接（http://link.springer.com/article/10.1007/s40843-016-5059-5）。该研究工作得到了国家自然科学基金和教育部中央高校基本科研业务费的支持。