富勒烯與碳納米管ppt課件(已修改)
2025-05-25 02:37 本頁(yè)面
【正文】 碳納米材料 司徒粵 講師 化學(xué)與化工學(xué)院 華南理工大學(xué) 碳元素的同素異形體 a 金剛石 b 石墨 c 藍(lán)絲黛爾石（六方金剛石） d/e/f 巴克球 g 不定型碳 h 碳納米管 石墨烯 石墨炔 碳的同素異形體 金剛石（ SP3） 石墨（ SP2） 內(nèi) 容 簡(jiǎn) 介 ? 藍(lán)絲黛爾石 ? 富勒烯 ? 巴克球 ? 碳納米管 ? 石墨烯 ? 石墨炔 藍(lán)絲黛爾石 （ Lonsdaleite） 又稱作六方金剛石 （ hexagonal diamond） 。 藍(lán)絲黛爾石是流星上的石墨在墜入地球時(shí)的巨大壓力及熱量作用下 ， 改變構(gòu)形成金剛石 ， 同時(shí)又保留了石墨的平行六邊形晶格 ， 最終形成具有六方晶格新型碳同素異形體 ， 其硬度比金剛石硬 58%。 1967年 發(fā)現(xiàn) 于美國(guó) 亞 利桑那州巴林杰 隕 石坑 藍(lán)絲黛爾石 富勒烯 ? 任何由碳一種元素組成，以球狀，橢球狀，或管狀結(jié)構(gòu)存在的物質(zhì)，都可以被叫做富勒烯。 ? 巴克球、巴基球 ? 巴克管 、碳納米管 克羅托 Harold W. Kroto University of Sussex 斯莫利 Richard E. Smalley Rice University 柯爾 Robert Curl Rice University 大澤映二 日本納米碳研究所 加拿大蒙特利爾萬(wàn)國(guó)博覽館球形圓頂薄殼建筑 理查德 巴克明斯特 富勒 C60的結(jié)構(gòu) ? 富勒烯中的碳原子為 SP2雜化，三配位，分子形狀接近球形。 ? 閉合的籠狀分子 ? 12個(gè)五邊形和 20個(gè)六邊形。 ? 五邊形都被六邊形所包圍，而六邊形周圍則是三個(gè)五邊形與三個(gè)六邊形。 ? 形成三維大 π鍵 ?球形富勒烯可簡(jiǎn)寫為 C2n， 其中五邊形12個(gè) ， 六邊形 n10個(gè) ?目前發(fā)現(xiàn)最小的富勒烯為 C20 巴克球的制備 ? 激光蒸發(fā)法： 大功率激光束轟擊石墨使其氣化 ， 用1MPa壓強(qiáng)的氦氣產(chǎn)生超聲波 ， 使被激光束氣化的碳原子通過一個(gè)小噴嘴進(jìn)入真空膨脹 ， 并迅速冷卻形成新的碳分子 。 ? 電弧法： 在氦氣或是氬氣的保護(hù)下 ， 高溫電弧可以制備出含有 C60的黑色煙灰 。 當(dāng)兩根高純石墨電極靠近進(jìn)行電弧放電時(shí) , 炭棒氣化形成等離子體 ,在惰性氣氛下小碳分子經(jīng)多次碰撞 、 合并 、 閉合而形成穩(wěn)定的C60及高炭富勒烯分子 , ? 苯火焰燃燒法： 1991年麻省理工學(xué)院的 Howard等燃燒用氬氣稀釋過的苯獲得 C60和 C70混合物。將苯、甲苯在氧氣作用下不完全燃燒的碳黑中有 C60或 C70，通過調(diào)整壓強(qiáng)、氣體比例等可以控制 C60與 C70的比例，這是工業(yè)中生產(chǎn)富勒烯的主要方法。 ? 石墨直接加熱法： 1992年 Peter和 Jansen等利用高頻電爐在 2700℃ ， 150K Pa氦氣氛中于一個(gè)氮化硼支架上直接加熱石墨樣品 ? 重結(jié)晶法：苯（或二硫化碳和四氯化碳）溶出黑色煙灰中的 C60，緩慢加熱蒸去溶劑，得到暗棕色或是黑色的晶體。 ? 升華法：在真空或是惰性氣體中將煙灰加熱至 400?C，C60可以升華出來，升華后的覆蓋層由于厚度不同而呈棕色至灰色。 ? 二氮雜二環(huán) (DBU)化學(xué)絡(luò)合分離法 ? 高效液相色譜法 ? 柱層析法 巴克球的提純 巴克球的性質(zhì) ? 分子穩(wěn)定 ，抗輻射和化學(xué)腐蝕， 25 ℃ 時(shí)， C60分解需要 2022年。 ? C60分子具有籠狀結(jié)構(gòu)， 抗壓性 比所有粒子都強(qiáng)， C
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