CN110330006B sp2-sp3杂化的Gradia碳及其制备方法 （燕山大学）

本发明涉及新型sp2-sp3杂化的Gradia碳及明以sp2杂化碳为碳原料，在高温高压合成条件下制备出一种基本结构单元由sp2杂化的类石墨结构单元和sp3杂化的类金刚石结构单元构成的新型sp2-sp3杂化晶体碳并将其命名为——型sp2-sp3杂化的碳同素异形体，其晶体结构可根据其内部sp2和sp3结构单元的宽度不同而改2构单元和sp3杂化的类金刚石结构单元构成，为类石墨结构和类金刚石结构以共格晶面形2.一种如权利要求1所述的sp2-sp3杂化的Gr3.根据权利要求2所述的sp2-sp3杂化的Gradia4.根据权利要求2所述的sp2-sp3杂化的Gradia碳的制备方法5.根据权利要求2-4任一项所述的sp2-sp3杂化的Gradia碳的制备方法，其特征在于：所述sp2-sp3杂化的Gradia碳由sp2杂化的类石墨结构单元和sp3杂化的类金刚石结构单元3内由一个2s轨道和一个2p轨道发生的杂化，sp2杂化一个原子同一电子层内由一个2s轨道和两个2p轨道发生杂化的过程，sp3杂化指一个原子同一电子层内由一个2s轨道和三个2psp2-sp3杂化的非晶碳(RobertsonJ.Diamond-likeamorphouscarbon[J].Materials压下合成出一系列性能优异的sp2-sp3杂化的压缩玻璃碳(HuM,HeJ,ZhaoZ,etal.Compressedglassycarbon:Anultrastrongandelasticinterpenetrating金刚石”(ZengZ,YangL,的1D-C60、2D-C60、3D-C60聚合体以及非晶碳(BlankVD,BugaSG,DubitskyGA,et[0004]此外，在文献中还报道了一些纯理论预测的sp2-sp3杂化的晶体碳(HuM,MaM,ZhaoZ,etal.Superhardsp2–sp3hybridcarbonallotropeswithtunable碳——Gradia碳。本发明所公开的Gradia碳是指一类新型sp2-sp3杂化的碳同素异形体其他碳晶体结构完全不同，由sp2杂化的类石墨结构单元和sp3杂化的类金刚石结构单元构4[0007]新型sp2-sp3杂化的Gradia碳，其基本结构单元由sp2杂化的类石墨结构单元和[0014]本发明技术方案的进一步改进在于：步骤一中的预烧温度为400-1800℃,[0018]本发明技术方案的进一步改进在于：所述制备方法合成的新型sp2-sp3杂化晶体5[0027]图5是本发明新型sp2-sp3杂化的Gradia碳经ThemisZ电镜测试得到的电子能量[0030]本发明公开了一种新型sp2-sp3杂化的Gradia碳及其制备方法，制备方法包括以杂化碳材料坯体的组装块放入干燥箱内进行干燥，干燥温度为100-250℃,干燥时间为1-[0035]将制备出的新型sp2-sp3杂化的Gradia碳通过上海光源(SSRF)硬X射线微聚焦光束线站(BL15U1)、法国HoribaJY公司的LabRAMHREvolution拉曼光谱仪和ThemisZ电镜名为Gradia碳，英文名取石墨(graphite)和金刚石(diamond)的前三个字母而得到。通过ThemisZ电镜进行观测，发现制得的新型sp2-sp3杂化的Gradia碳具有多种不同类型的晶度不同而改变。如图1为本发明列举的其中三种单斜晶体结构，分别命名为Gradia-Ⅰ碳、例，其晶格常数为a=3.5357A,b=2.4740A,c=l8.5459A,#＝87.052°；由图2可以看出，Gradia-Ⅰ碳是由左侧类石墨结构和右侧类金刚石结构以特定的共格晶面形成的新型sp2-例，其晶格常数为a-12.5999A,b=2.4755A,c-18.9818A,#＝81.787°；由图3可以看出，6Gradia-Ⅱ碳是由左侧类石墨结构和右侧类金刚石结构以特定的共格晶面形成的新型sp2-Gradia-Ⅲ碳是由左侧类石墨结构和右侧类六方金刚石结构以特定的共格晶面形成的新型[0047]对产物进行测试分析。将得到的新型sp2-sp3杂化的Gradia碳通过上海光源光谱仪和ThemisZ电镜进行观测，同步辐射XRD结果证明合成出的Gradia碳是一种新结构[0053]对产物进行测试分析。将得到的新型sp2-sp3杂化的Gradia碳通过上海光源7光谱仪和ThemisZ电镜进行观测，同步辐射XRD结果证明合成出的Gradia碳是一种新结构[0059]对产物进行测试分析。将得到的新型sp2-sp3杂化的Gradia碳通过上海光源光谱仪和ThemisZ电镜进行观测，同步辐射XRD结果证明合成出的Gradia碳是一种新结构[0061]本发明的说明书中列举了各种组分的可选材料