《五讲纳米碳》ppt课件

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1、资料查阅与评述:1.自拟题目：包括制备、材料、应用、性能、效应等，集中一专题查资料写评述。不要泛泛的纳米综述！2.查阅资料：中文15篇以上，外文5篇以上。注录：作者、题目、出处、年、卷、期、页。中文文献摘要、英文文献中英文对照摘要。3.写评述：2000字以上，对专题资料进行较详细综述。注意：每人必交书面文档，写全姓名、学号。4.书写顺序：文献题目---中文题录与摘要---外文题录与摘要---摘要译文（英译汉）---评述5.提交时间：2011年11月9或11日交，过期不候。第五讲一维纳米材料（纳米碳管,CarbonNanotub

2、es,CNT)一.碳及纳米碳管概述二.纳米C管的制备三.纳米C管的纯化纳米C管的性能与应用五.其它一维纳米材料的制备一.碳及纳米碳管（CNT）概述㈠碳（C）的广泛性、特殊性及多样性1.C的广泛性：其广泛存在于茫茫苍穹的宇宙间和浩瀚无垠的地球上。按“大爆炸”理论（BigBang），宇宙当初是一巨大的能量块，密度大，体积小，故在150亿年前发生大爆炸。光基本粒子（1014K）氢氦（5×106K）C（108K）0，氖，Na，Mg……太阳系中，按原子比率C列第四位（与O差不多），H»He»O»CCaCO3（占总碳量的90%）地球上C丰

3、度14位（7×1016t）煤、石油、天然气、CO2生物体（人体C占18%）原子序数为6，原子量12.011。有三种同位素：12C为98.9%，13C为1.01%，14C仅为极少量，12C为相对原子量的标准。位于元素周期表第二周期第Ⅳ族。原子结构：内部仅有球状1S2轨道，有利于SP轨道杂化，有单键和标准的双键、三键,结合稳定。2.C特殊性：没有C就没有生命。3.C的多样性：C有多种同素异形体石墨与石墨烯：原子晶体，二维平面结构，还有无定形C金刚石：原子晶体，规则的四面体三维C60（C球）：分子晶体，C网组成的笼状（富勒烯）0维C

4、管：原子晶体，纳米尺度的圆筒，管状一维；C的复合材料，如C-C材料是由C纤维、C织物、增强C、树脂C、CVD碳所组成的复合材料。纳米C管、富勒烯和石墨烯开辟了纳米材料研究的新领域。（多晶型、多形态）世界上最薄的材料---石墨烯2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们研究石墨烯的开创性实验。2004年，他们用“机械微应力技术”制成石墨烯，同年10月对此发表了第一篇论文。石墨烯是目前世界上最薄的材料。它的理论厚度是0.335纳米，只一个原子厚。它是“完美的原子晶体”，是继富勒

5、烯和碳纳米管后又一个里程碑式的新材料，石墨烯的强度相当于钢的100倍，导电性能好、导热性能强，石墨烯被普遍认为会最终替代硅，用于超级电脑、太阳能、新型汽车和卫星等。㈡纳米C管的概念与分类：(CNT)1.纳米C管：由六角网状平面的石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的管状，其两端由半球（富勒烯）封帽而成的C材料。外径0.3-100nm，长几到几百微米。扶手椅型锯齿型螺旋型C管多壁纳米C管：管壁由多层C原子组成单壁纳米C管：单层C原子组成纳米C纤维：直径100-200nm的C纤维状手性（椅状）锯齿（齿状）单臂（螺旋状）其它管:除

6、纳米C管外，还有其它纳米管,如TiO2、MoS2、BN、NiCl2、类脂体、肽等纳米管。一维材料：除纳米管外，还有纳米丝、纳米线、纳米电缆。纳米管2.分类：㈢纳米C管的发现：旧石器时代古人在山洞取暖的火中制造出极少量的纳米C管。1991年前1979年新西兰、日本的科学家，中国金属所刘华观察到了多壁C管。1990年有人对富勒管进行理论和电性的研究。1991年日本电子公司（NEC）的饭岛（S.Iijima）首先确认并报道制备方法，进行了详细研究，在高倍电镜下观察结构，并研究了导电、导热性。1991年后1994年制出单壁纳米C管，发

7、展了一系列方法。2000年解思深造出0.5nm多壁管。香港大学沈平采用沸石模板制得最小尺寸0.3-0.4nm单壁管。二.纳米C管的制备㈠多壁纳米C管（MWNT）的制备：1.电弧法：（饭岛在电弧放电阴极产物中偶尔发现纳米C管）如图，在真空反应室中充一定压力的惰气，采用面积较大的阴极石墨棒（D=20mm）和面积较小的阳极石墨棒（D=10mm极距1mm，进行电弧放电。反应参数：电弧电法70-200A/cm2，电压20-40V，氮气压<66.6Kpa，反应T4000K（水冷），产率70-90%。惰气出水进水阳阴3.其它方法：电解法、低

8、T固体热分解法、球磨法、扩散火焰法等。电炉石英管2.催化热分解法以碳氢化合物（如己烷）为原料，在催化剂（Fe、Co、Ni、Cr、Cu、合金)存在下，高温热分解的方法。特点比较：催化热分解法简单、易控、产率大、发展快、有前途。电弧法尺寸<1μm，直径0.75-1.6nm，但纯度