Porous carbon materials are of interest in many applications because of their high surface area and physicochemical properties. Conventional syntheses can only produce randomly porous materials, with little control over the pore-size distributions, let alone mesostructures. Recent breakthroughs in the preparation of other porous materials have resulted in the development of methods for the preparation of mesoporous carbon materials with extremely high surface areas and ordered mesostructures, with potential applications as catalysts, separation media, and advanced electronic materials in many scientific disciplines. Current syntheses can be categorized as either hard-template or soft-template methods. Both are examined in this Review along with procedures for surface functionalization of the carbon materials obtained.

By creating nanoscale pores in a layer of graphene, it could be used as an effective separation membrane due to its chemical and mechanical stability, its flexibility and, most importantly, its one-atom thickness. Theoretical studies have indicated that the performance of such membranes should be superior to state-of-the-art polymer-based filtration membranes, and experimental studies have recently begun to explore their potential. Here, we show that single-layer porous graphene can be used as a desalination membrane. Nanometre-sized pores are created in a graphene monolayer using an oxygen plasma etching process, which allows the size of the pores to be tuned. The resulting membranes exhibit a salt rejection rate of nearly 100% and rapid water transport. In particular, water fluxes of up to 10(6) g m(-2) s(-1) at 40 °C were measured using pressure difference as a driving force, while water fluxes measured using osmotic pressure as a driving force did not exceed 70 g m(-2) s(-1) atm(-1).

Filling the pores: A zinc-based metal–organic framework (MOF) can be transformed reversibly from an open (a) to a dense (b) configuration. The microporous solid is the first example of a MOF that is highly selective in the gas-chromatographic separation of alkanes.

Abstract Perovskite oxides are attractive candidates as catalysts for the electrolysis of water in alkaline energy storage and conversion systems. However, the rational design of active catalysts has been hampered by the lack of understanding of the mechanism of water electrolysis on perovskite surfaces. Key parameters that have been overlooked include the role of oxygen vacancies, B–O bond covalency, and redox activity of lattice oxygen species. Here we present a series of cobaltite perovskites where the covalency of the Co–O bond and the concentration of oxygen vacancies are controlled through Sr 2+ substitution into La 1− x Sr x CoO 3− δ . We attempt to rationalize the high activities of La 1− x Sr x CoO 3− δ through the electronic structure and participation of lattice oxygen in the mechanism of water electrolysis as revealed through ab initio modelling. Using this approach, we report a material, SrCoO 2.7 , with a high, room temperature-specific activity and mass activity towards alkaline water electrolysis.

We investigate the permeability and selectivity of graphene sheets with designed subnanometer pores using first principles density functional theory calculations. We find high selectivity on the order of 10(8) for H(2)/CH(4) with a high H(2) permeance for a nitrogen-functionalized pore. We find extremely high selectivity on the order of 10(23) for H(2)/CH(4) for an all-hydrogen passivated pore whose small width (at 2.5 A) presents a formidable barrier (1.6 eV) for CH(4) but easily surmountable for H(2) (0.22 eV). These results suggest that these pores are far superior to traditional polymer and silica membranes, where bulk solubility and diffusivity dominate the transport of gas molecules through the material. Recent experimental investigations, using either electron beams or bottom-up synthesis to create pores in graphene, suggest that it may be possible to employ such techniques to engineer variable-sized, graphene nanopores to tune selectivity and molecular diffusivity. Hence, we propose using porous graphene sheets as one-atom-thin, highly efficient, and highly selective membranes for gas separation. Such a pore could have widespread impact on numerous energy and technological applications; including carbon sequestration, fuel cells, and gas sensors.

Made to order: The synthesis of well-defined porous carbon films involves four steps: 1) monomer–block copolymer film casting, 2) structure refining through solvent annealing, 3) polymerization of the carbon precursor, and 4) carbonization. The resulting films, such as that depicted, have potential as separation membranes, chemical sensors, and catalysts. Supporting information for this article is available on the WWW under http://www.wiley-vch.de/contents/jc_2002/2004/z461051_s.pdf or from the author. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.

A general method based on two-phase polymerization has been described to synthesize mesoporous carbons via self-assembly. Mild reacting conditions and wide composition ranges are the obvious advantages of this method over the techniques previously reported.

Natural organic matter (NOM) is known to be complex in nature with varying structural and functional characteristics. In this study, an aquatic NOM was fractionated into the polyphenolic-rich (NOM-PP) and the carbohydrate-rich (NOM-CH) fractions in an attempt to better characterize their chemical and structural properties along with a reference soil humic acid (SHA). Various spectroscopic techniques were employed for the study, including ultraviolet-visible (UV/Vis). 13C-nuclear magnetic resonance, Fourier-transform infrared, fluorescence, and electron paramagnetic resonance spectroscopies. Results indicate that the relative abundance of aromatic C=C and methoxyl (-OCH3) functional groups are in the order of SHA > NOM-PP > NOM-CH. However, the aquatic NOM-PP and NOM-CH fractions are characterized by high contents of carboxylic and alcoholic functional groups relative to the SHA. In particular, the NOM-PP fraction appears to contain more phenolic and ketonic functional groups than the NOM-CH and SHA fractions, and it gives a strong fluorescence and high paramagnetic spin count. On the other hand, the NOM-CH fraction possesses a relatively low amount of carbon but a high amount of oxygen or oxygen-containing structural features, such as carbohydrate-OH and carboxylic groups, and shows the least fluorescence intensity and paramagnetic spin counts. Results of these spectroscopic studies confirm the heterogeneous nature of NOM, and point out the importance of isolation and improved characterization of various NOM subcomponents in order to better understand the behavior and roles of NOM in the natural environment.

Angewandte Chemie International EditionVolume 50, Issue 30 p. 6799-6802 Communication Dopamine as a Carbon Source: The Controlled Synthesis of Hollow Carbon Spheres and Yolk-Structured Carbon Nanocomposites† Dr. Rui Liu, Dr. Rui Liu Chemical Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831 (USA), Fax: (+1) 865-576-5235Search for more papers by this authorDr. Shannon M. Mahurin, Dr. Shannon M. Mahurin Chemical Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831 (USA), Fax: (+1) 865-576-5235Search for more papers by this authorChen Li, Chen Li Materials Science & Technology Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831 (USA) Department of Physics and Astronomy, Vanderbilt University, Nashville, TN 37235 (USA) Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190 (P. R. China)Search for more papers by this authorDr. Raymond R. Unocic, Dr. Raymond R. Unocic Materials Science & Technology Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831 (USA)Search for more papers by this authorDr. Juan C. Idrobo, Dr. Juan C. Idrobo Materials Science & Technology Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831 (USA) Department of Physics and Astronomy, Vanderbilt University, Nashville, TN 37235 (USA)Search for more papers by this authorDr. Hongjun Gao, Dr. Hongjun Gao Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190 (P. R. China)Search for more papers by this authorDr. Stephen J. Pennycook, Dr. Stephen J. Pennycook Materials Science & Technology Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831 (USA)Search for more papers by this authorProf. Dr. Sheng Dai, Corresponding Author Prof. Dr. Sheng Dai dais@ornl.gov Chemical Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831 (USA), Fax: (+1) 865-576-5235 Department of Chemistry, University of Tennesse, Knoxville, TN 37966-1600 (USA)Chemical Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831 (USA), Fax: (+1) 865-576-5235Search for more papers by this author Dr. Rui Liu, Dr. Rui Liu Chemical Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831 (USA), Fax: (+1) 865-576-5235Search for more papers by this authorDr. Shannon M. Mahurin, Dr. Shannon M. Mahurin Chemical Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831 (USA), Fax: (+1) 865-576-5235Search for more papers by this authorChen Li, Chen Li Materials Science & Technology Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831 (USA) Department of Physics and Astronomy, Vanderbilt University, Nashville, TN 37235 (USA) Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190 (P. R. China)Search for more papers by this authorDr. Raymond R. Unocic, Dr. Raymond R. Unocic Materials Science & Technology Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831 (USA)Search for more papers by this authorDr. Juan C. Idrobo, Dr. Juan C. Idrobo Materials Science & Technology Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831 (USA) Department of Physics and Astronomy, Vanderbilt University, Nashville, TN 37235 (USA)Search for more papers by this authorDr. Hongjun Gao, Dr. Hongjun Gao Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190 (P. R. China)Search for more papers by this authorDr. Stephen J. Pennycook, Dr. Stephen J. Pennycook Materials Science & Technology Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831 (USA)Search for more papers by this authorProf. Dr. Sheng Dai, Corresponding Author Prof. Dr. Sheng Dai dais@ornl.gov Chemical Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831 (USA), Fax: (+1) 865-576-5235 Department of Chemistry, University of Tennesse, Knoxville, TN 37966-1600 (USA)Chemical Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831 (USA), Fax: (+1) 865-576-5235Search for more papers by this author First published: 06 June 2011 https://doi.org/10.1002/anie.201102070Citations: 626 † Research sponsored by the Division of Chemical Sciences, Geosciences, and Biosciences, Office of Basic Energy Sciences, U.S. Department of Energy, National Science Foundation through grant No. DMR-0938330 (C.L., J.C.I.), Oak Ridge National Laboratory’s SHaRE User Facility (R.R.U., J.C.I.), with Oak Ridge National Laboratory, managed and operated by UT-Battelle, LLC. Read the full textAboutPDF ToolsRequest permissionExport citationAdd to favoritesTrack citation ShareShare Give accessShare full text accessShare full-text accessPlease review our Terms and Conditions of Use and check box below to share full-text version of article.I have read and accept the Wiley Online Library Terms and Conditions of UseShareable LinkUse the link below to share a full-text version of this article with your friends and colleagues. Learn more.Copy URL Share a linkShare onFacebookTwitterLinked InRedditWechat Abstract C shells: A facile and versatile synthesis using dopamine as a carbon source gives hollow carbon spheres and yolk–shell Au@Carbon nanocomposites (see pictures). The uniform nature of dopamine coatings and their high carbon yield endow the products with high structural integrity. The Au@C nanocomposites are catalytically active. Citing Literature Supporting Information Detailed facts of importance to specialist readers are published as ”Supporting Information”. Such documents are peer-reviewed, but not copy-edited or typeset. They are made available as submitted by the authors. Filename Description anie_201102070_sm_miscellaneous_information.pdf2.3 MB miscellaneous_information Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article. Volume50, Issue30July 18, 2011Pages 6799-6802 RelatedInformation

The preliminary results described here show that unprecedentedly large distribution coefficient (D) values can be achieved using ionic liquids as extraction solvents for the separation of metal ions by crown ethers. This work highlights the vast opportunities in separation applications for ionic liquids with crown ethers.