《多孔炭材料》PPT课件.ppt

多孔碳材料及其应用,陈水挟 中山大学材料科学研究所 ,1971年，基辛格博士为恢复中美外交关系秘密访华。在一次正式谈判尚未开始之前，基辛格突然向周恩来总理提出一个要求：“尊敬的总理阁下，贵国马王堆一号汉墓的发掘成果震惊世界，那具女尸确是世界上少有的珍宝啊!本人受我国科学界知名人士的委托，想用一种地球上没有的物质来换取一些女尸周围的木炭，不知贵国愿意否?”,多孔碳材料,按形态 粉状、颗粒状、球形、纤维状 按化学结构、原材料、孔形成机理 膨胀石墨、多孔石墨 碳纳米管 活性炭、活性炭纤维 粉状活性炭 粒状活性炭 柱状活性炭 多孔碳微球 纤维状活性炭（活性炭纤维） 碳气凝胶,多孔石墨,多孔石墨材料是以天然的鳞片石墨为原材料，经过化学插层、高温膨化、碾压等程序生产而成的一种多孔碳材料。 其表面和内部有发达的网络状孔隙结构,但组织上仍由石墨微晶组成,因此具有鳞片石墨非极性的特性,在其表面的基团也是非极性。 多孔石墨具有吸附能力强、柔软、自紧密性、导热导电等特点，在环境保护、化工、机械、生物医学、建筑等许多领域具有广泛的应用价值。 膨胀石墨蠕虫具有丰富的孔结构,因此适合吸附非极性有机大分子,特别是油类物质,可用于工业油的污染治理。,多孔石墨孔结构及吸附性能,石墨蠕虫（Exfoliated Graphite）,吸附剂膨胀石墨：80目鳞片石墨用浓硫酸氧化,原料和药剂的质量配比（石墨乙酸酐重铬酸钾浓硫酸）分别为0.8：0.06：0.45和1：1.5：0.16：0.85，水洗、干燥后,于1000下制得两种膨胀体积分别为250mL/g和350mL/g的石墨蠕虫。,膨胀石墨在保温方面的应用,膨胀石墨复合保温材料 原料来源广、成本低、生产工艺简单。酸浸石墨: 含碳80 %85 % , 膨胀90100 倍; 土状石墨: 含碳60 %70 % , 膨胀45 倍; 高炉水渣、页岩粉、火山灰、添加剂1 和添加剂2 是良好的铁水保温材料。工业实验表明, 膨胀石墨复合保温材料具有优良的保温性能和熔渣性能, 降温速度比碳化稻壳保温材料低0118 / min , 比空白罐低0134 / min。,碳气凝胶(carbon aerogel),Carbon aerogels are materials prepared by carbonisation of organic aerogels, mainly resorcinolformaldehyde (RF). Carbon aerogels usually consist of a network of primary particles network that confers a coral aspect. So, meso and macroporosity take place in the remaining spaces between the above mentioned particles, whereas the microporosity appears during the carbonisation inside these particles. Textural parameters of carbon aerogels can be independently controlled from the different initial recipes and from the curing, drying and carbonisation processes,碳气凝胶(carbon aerogel),Fabrications of carbon aerogel spheres by reversed phase suspension polycondensation and ambient pressure drying method,碳气凝胶,FIGURE 4: SEM micrographs of carbon aerogels obtained using organic acids as polymerization catalysts and on an activated carbon aerogel.,碳气凝胶,FIGURE 2: SEM micrographs of carbon aerogels obtained using alkaline carbonates as polymerization catalysts.,碳微球 carbon sphere,The wondrous world of carbon nanotubes,Introduction: nanotube structure,Roll a graphene sheet in a certain direction:,Armchair structure Zigzag structure Chiral structure Defects result in bends and transitions,四、管碳(碳纳米管)： 1991年日本Sumio Iijima用电弧放电法制备C60得到的碳炱中发现管状的碳管碳的壁为类石墨二维结构，基本上由六元并环构成，按管壁上的碳碳键与管轴的几何关系可分为“扶手椅管”、“锯齿状管”和“螺管”三大类，按管口是否封闭可分为“封口管”和“开口管”，按管壁层数可分为单层管（SWNT）和多层管（MWNT）。管碳的长度通常只达到纳米级（1nm=10-9m）。,FIGURE 1: SEM images of CNTs grown on Fe/MgO catalyst.,Graphene演化史,1930代 熱學的觀點，認為單層原子的二維(平面)結構是穩定的。 1960代 graphene被廣泛用於描述碳基材的材。 Slonczewski, J. C. & Weiss, P. R. Band structure of graphite. Phys. Rev. 109,272279 (1958). 1990代 graphene的同素構物被發現是研究凝態物質很好的材。 Semenoff , G. W. Condensed-matter simulation of a three-dimensional anomaly. Phys. Rev. Lett. 53, 24492452 (1984). 1990 代 科學家試著使用化學剝法（ chemical exfoliation method）製造石墨烯。 2004英國曼徹斯特大學Geim和Novoselov用膠帶剝的方法，首先分出單獨石墨烯。 Novoselov, K. S. et al. Electric fi eld eff ect in atomically th