青岛能源所黄长水研究员，与中科院化学研究所李玉良院士合作，开发制备了一种硅原子取代的三维石墨炔材料硅-钻炔（Si-DY），这种硅取代石墨炔材料具有明确的骨架构造，是由sp³杂化的Si原子通过直线型丁二炔键链接构成稳定的三维多孔类金刚石骨架。在前期石墨炔类材料的合成开发研究基础上(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 3968; Nat. Commun. 2017, 8, 1172; Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 10740; Energy Environ. Sci. 2018, 11, 2893; J. Mater. Chem. A 2019, 7, 11186; Appl. Catal. B Environ. 2020, 261, 118234)，碳基材料与能源应用研究组工作人员通过四乙炔基硅烷在铜箔表面发生的交叉偶联反应，制备得到的具有三维类金刚石骨架构造的硅取代石墨炔类材料。所制备的Si-DY具有大量的炔键，丰富多样的三维孔道构造和良好的导电性。类金刚石骨架不仅能够保证Si-DY的化学结构稳定性，同时，其均匀的多孔构造也为碱金属离子的扩散提供了优质的通道。这些特点确保Si-DY在多功能负极方面具有巨大的应用潜力。通过固体核磁、扫描电镜、透射电镜、拉曼、红外、X射线光电子能谱、同步辐射等表征，结合理论计算模拟，证实了Si-DY的三维精确骨架结构。研究发现，Si-DY本身具有大量的炔键和分层级的孔洞构造，能够提供丰富多样的离子存储位点和传输通道，在碱金属离子如Li、Na、K的存储方面均表现出了优异的性能。理论计算表明， Si-DY的Li、Na、K理论存储容量分别为3674, 2810, 1945 mA h g^-1，同时，在实验中也得到了高达2350, 812, 512 mA h g^-1的Li、Na、K实际比容量，表明三维多孔的Si-DY在实际储能方面具有巨大的应用优势。在与其他众多碳基材料甚至是硅基材料比较之下，Si-DY作为多功能负极在电池中展现了包括超长循环稳定性和卓越倍率性能的优秀电化学存储表现。该成果以“Porous 3D Silicon-Diamondyne Blooms Excellent Storage and Diffusion Properties for Li, Na, and K Ions”为题发表于Advanced Energy Materials上。