碳的基础知识、简介及应用概要.ppt
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* 第一讲 碳材料的基础知识—结构、性质 第一节 碳材料的基础知识 传统碳材料 ? ? ? ? ? ? (Classic Carbons) 木炭,竹炭(Charcoals) 活性炭(Activated carbons) 炭黑(Carbon blacks) 焦炭(Coke) 天然石墨(Natural graphite) 石墨电极,炭刷 ? 新型碳材料 ? ? ? ? ? ? (New Carbons) 金刚石(Diamond) 炭纤维(carbon fibers) 石墨层间化合物(Graphite Intercalation compounds) 柔性石墨(Flexible graphite) 核石墨(Nuclear graphite) 多孔炭(Porous carbons) ? ? 储能用炭材料 玻璃炭(Glass-like carbons) 炭棒,铅笔 碳纳米材料 (Nano carbons) 富勒烯(Fullerenes) 碳纳米管(Carbon nanotubes) 纳米金刚石(Nanodiamond) 石墨烯(Graphene) 阶段 年份 碳材料的发展 I ~ 1960 人造石墨 传统碳材料 活性炭 炭黑 大规模制造 以千克或以吨计 II 1960 ~ 1985 碳纤维 玻璃碳 新型碳材料 热解碳 高密度各向同性石墨 碳复合材料 产生很多新的应用 大部分是以克计量 III 1985 ~ 富勒烯 碳纳米管 尺度达到纳米量级 以毫克计 碳材料的发展历史 史前时期: 木炭 纳米碳材料 IV 2010~ 石墨烯 尺度达到纳米量级 以毫克计 纳米碳材料 热解碳(Pyrocarbon) 热解碳和热解石墨是一种具有特殊结构和性能的气相沉积碳。 热解碳按其特性可以分为高密度的致密热解碳与低密度的疏松热解碳和各向同性与各向异性热解碳。其性能和结构取决于热解温度。800-1000℃以下热解的是热解碳,在1400-2000 ℃ 热解或更高温度下处理的叫热解石墨。热解碳的性质结构取决于其制造条件,其中以沉积温度为重。 从其反应机理上说,制备热解碳要经历两个阶段: 1 发生炭化过程, 生成焦碳和分离的挥发产物。 2 生成的产物降解成热解碳、水、气体。 第二节 碳纳米材料简介 碳纳米材料:碳材料中扮演重要角色 碳纳米材料——重要的碳材料 碳纳米材料:是指其结构至 少在一个维度上处于纳米尺度 (0.1nm——100nm)范围内的 固体超细碳材料 零维的富勒烯 一维的碳纳米管 二维的金刚石薄膜等 ? ? 1985年 巴基球(C60)。柯尔、 克罗托和斯莫利在模拟宇宙长 链碳分子的生长研究中,发现 了与金刚石、石墨的无限结构 不同的,具有封闭球状结构的 分子C60。因此,1996年获得诺 贝尔化学奖。 1991年 日本电气公司的 S. Iijima(饭岛)在制备C60、对电弧放 电后的石墨棒进行观察时,发 现圆柱状沉积,空的管状物。 直径0.7-30 nm。Carbon nanotubes(CNTs) 碳纳米材料的发展历史 1992年 瑞士洛桑联邦综合工科大学的D.Ugarte等发现了巴基葱(Carbon nanoonion); 2000年,北大彭练矛研究组用电子束轰击单壁碳纳米管,发现了Ф=0.33nm的碳纳米管,但稳定性较差; 2003年5月4日,日本信州大学和三井物产下属的CNRI子公司研制成
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