碳纳米材料由于其优良的导电性、化学稳定性和独特的微观结构在工业生产中具有巨大的潜力，一般通过低蒸汽压力天然产品或碳化合成聚合物制备，该制备过程存在明显的缺点，如难以设计产品的微观结构和化学成分，聚合过程复杂缓慢。
到目前为止，如何低成本、高度可控、大规模制备所需成分和结构的碳纳米材料仍然是一个巨大的挑战。来自中国科技大学的Yu Shuhong教授和 Liang 由Haiwei教授领导的研究团队通过过过渡金属催化碳化小有机分子提出了一个简单的方法（SOMs）制备一系列功能性CMS。本研究结果发表于《Science Advances》，文章标题为《Transition metal-assisted carbonization of small organic molecules toward functional carbon materials》(过渡金属催化小有机分子碳化制备功能性碳材料)。作为制备CMS的前驱体，小有机分子具有来源广、成本低、含有各种元素等明显优点。小有机分子作为制备CMS的前驱体，具有来源广、成本低、含有各种元素等明显优点。SOM转化为CMS的合成条件非常苛刻，如高温密闭热解、化学气相沉积或基于盐熔体的离子热碳化，因为SOM在评估温度下挥发性高。为了解决这个问题，Yu Shuhong 教授和Liang 由Haiwei教授领导的研究小组开发了一种过渡性金属催化SOMS碳化方法。过渡金属可以催化热稳定的中间聚合物结构，避免SOMS在加热过程中的直接升华，保证高碳产量CM的成功制备。研究人员发现了15种小有机分子（SOMs）和九种过渡金属（TMSs）碳前体和催化剂可分别使用。此外，这种方法还可以使用两个硬模板来提高CMS的孔隙率。
各种研究表明，制备CMS是一种简单、高效、通用的方法。制备的CM表现出三种不同的突出微结构（包括竹多壁碳纳米管、微米级纳米片和不规则颗粒），高度依赖于SOM的分子结构。此外，CM具有表面积高、孔体积大、杂原子丰富、石墨结构高等特点，具有非均相催化的显著应用潜力。例如，乙苯的选择性氧化和硝基苯的催化加氢；电催化反应，如氢分析反应和氧还原反应。这项工作开启了CM合成特定成分和结构的新思路。
