浅谈碳材料的分类及其构筑方法

发布时间：2021-11-23 08:24

　　功能化的碳材料因其高的比表面积、良好的导电性能和热稳定性,广泛用于分离、吸附、电化学以及催化等领域。多孔炭材料作为载体在催化中应用广泛,氮元素的引入对炭材料结构影响很大,其电子密度和电导率均有所提高,并且表面具有一定的酸碱性,有助于提高炭担载的金属纳米粒子催化活性。本文从制备碳材料的类型出发,从活性炭、碳纤维、介孔碳、碳纳米管以及氮掺杂碳材料的构筑进行讨论,最后,对碳材料的应用前景进行了展望。 

【文章来源】：广州化工. 2020,48(21)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

活性炭孔结构分布图

早在1991年,Lijima等[30]用真空电弧蒸发石墨电极时,首次发现了纳米尺度的碳多层管状物;1992年,Ebbsen等[31]首次合成了碳纳米管,并对其性质进行初步研究。碳纳米管的发现与合成引起了人们极大的关注。如图2所示,碳纳米管可以看作是由石墨烯片层绕着中心轴线卷曲而成的管状物,管壁是由碳原子构成的六边形基本单元组成,每个碳与周围相邻的三个碳原子以sp2和sp3杂化键相连接[32]。按照卷曲的石墨片层数进行分类,碳纳米管可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。单壁碳纳米管是由石墨平面卷曲而成,并在两端罩上碳原子的封闭曲面;而多壁碳纳米管则是由多个单层管同心套叠而成[33]。由于碳纳米管是由石墨烯片层卷曲而成的,而石墨烯又是由sp2杂化的碳碳双键构成,因此材料具有极高的轴向强度、韧性和弹性模量,远远优于任何纤维材料,甚至其弹性应变是钢材料的60倍。这些性质使得碳纳米管作为复合材料的增强相,可以提高材料的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性。而碳纳米管的比热容、高度取向及导电性质又和石墨相似,具有良好的导电、导热能力[34-35]。另外,碳纳米管又具有比表面积大、小尺寸效应和限域效应等优点,在催化领域也具有良好的应用前景[36]。

【参考文献】：
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本文编号：3513496