碳材料科学ppt课件
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碳材料PPT课件
形成一切生物有机生命体的骨架元素； 大量的中间过渡状态，较少的纯碳形式； 新型炭材料。
C 的存在
碳的起源---“big bang”理论
宇宙巨大的能量块 150亿年前发生大爆炸
宇宙空间充满高能的光
膨胀 温度降低
光转化为物质，各种 粒子开始形成
温度降低 温度升高
粒子凝聚成氢
温度升高
Ne Na Mg O S Si P…
C 的演变
碳在宇宙进化中起着重要的作用，是宇宙中前期生物分子进 化的关键元素。
宇宙中：原子碳、分子碳、固态碳和碳化物 太阳系：H, He,O, C, Ne…… 地球中：第14位 （90% 的碳是以CaCO3的形式存在，为化石 燃料的1万倍） 碳是地球上一切生物有机体的骨架元素，没有碳就没有生命. 碳元素占人体 总重量的18 %左右 人类进化以来，很早就开始利用各种炭物质和炭材料。各种 炭材料在航天、航空等工业、医疗、能源和日用品中得以应用。 当今世界以碳为主要原子构成的有机化学为橡胶、塑料、合 成纤维三大 材料奠定了基础。
Richard E. Smalley 1/3 of the prize USA Rice University Houston, TX, USA b. 1943 d. 2005
The Nobel Prize in Chemistry 2000 “for the discovery and development of conductive polymers”
1/3 of the prize USA Rice University Houston, TX, USA b.1933
Sir Harold W. Kroto 1/3 of the prize United Kingdom University of Sussex Brighton, United Kingdom b. 1939
C 的存在
碳的起源---“big bang”理论
宇宙巨大的能量块 150亿年前发生大爆炸
宇宙空间充满高能的光
膨胀 温度降低
光转化为物质，各种 粒子开始形成
温度降低 温度升高
粒子凝聚成氢
温度升高
Ne Na Mg O S Si P…
C 的演变
碳在宇宙进化中起着重要的作用，是宇宙中前期生物分子进 化的关键元素。
宇宙中：原子碳、分子碳、固态碳和碳化物 太阳系：H, He,O, C, Ne…… 地球中：第14位 （90% 的碳是以CaCO3的形式存在，为化石 燃料的1万倍） 碳是地球上一切生物有机体的骨架元素，没有碳就没有生命. 碳元素占人体 总重量的18 %左右 人类进化以来，很早就开始利用各种炭物质和炭材料。各种 炭材料在航天、航空等工业、医疗、能源和日用品中得以应用。 当今世界以碳为主要原子构成的有机化学为橡胶、塑料、合 成纤维三大 材料奠定了基础。
Richard E. Smalley 1/3 of the prize USA Rice University Houston, TX, USA b. 1943 d. 2005
The Nobel Prize in Chemistry 2000 “for the discovery and development of conductive polymers”
1/3 of the prize USA Rice University Houston, TX, USA b.1933
Sir Harold W. Kroto 1/3 of the prize United Kingdom University of Sussex Brighton, United Kingdom b. 1939
人教版(2024版)九年级化学上册课件-6.1 课题1 碳单质的多样性
“炭”：表示由碳元素组成的某种 单质—木炭、活性炭、焦 炭、炭黑等。
一般在未 指明具体 单质时， 习惯上用 碳，如 “炽热的 碳”
“当碳燃 烧时”。
13
第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 碳单质的多样性
木炭主要是由石墨的 微小晶体和少量杂质构成的， 具有疏松多孔的结构，因此 它具有吸附能力。
利用木炭的这个性质 可以收集到炭黑 来吸附一些食品和工业产品 里的色素，也可以用它来吸 附有异味的物质。
讨论：你认为吸附的 电 过程是物理变化， 子显微 镜下看 还是化学变化呢？ 到的木 你的根据是什么？ 炭结构
如果将1 cm3的 木炭的表面积平铺开 来，约有一个标准足 球场那样大。
18
第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 碳单质的多样性
木炭的用途
活性炭的用途
冰 箱 去 味 高性能木炭填充的枕头 剂
木炭做成的 小盆饰
活性炭
防毒面具
辅助 材料
活性炭的吸附 作用比木炭还
活性炭 要强，防毒面
具里的滤毒罐 就是利用活性 炭来吸附毒气
滤毒罐 的。
16
第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 碳单质的多样性
木炭、活性炭的吸附性
木炭和活性炭都是由石墨的 微小晶粒和少量杂质构成的。
17
第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 碳单质的多样性
第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 碳单质的多样性
2、石墨
是一种深灰色的
有金属光泽而不透明
的细鳞片状固体。
石墨很软，熔点 高、有滑腻感。在纸 上画过能留下深灰色 的痕迹。
此外，石墨还具 有优良的导电性能。
9
第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 碳单质的多样性
石墨中碳原子呈平面层 状结构,层与层之间作 用力小，所以石墨能导 电、且质软、有滑腻感。
一般在未 指明具体 单质时， 习惯上用 碳，如 “炽热的 碳”
“当碳燃 烧时”。
13
第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 碳单质的多样性
木炭主要是由石墨的 微小晶体和少量杂质构成的， 具有疏松多孔的结构，因此 它具有吸附能力。
利用木炭的这个性质 可以收集到炭黑 来吸附一些食品和工业产品 里的色素，也可以用它来吸 附有异味的物质。
讨论：你认为吸附的 电 过程是物理变化， 子显微 镜下看 还是化学变化呢？ 到的木 你的根据是什么？ 炭结构
如果将1 cm3的 木炭的表面积平铺开 来，约有一个标准足 球场那样大。
18
第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 碳单质的多样性
木炭的用途
活性炭的用途
冰 箱 去 味 高性能木炭填充的枕头 剂
木炭做成的 小盆饰
活性炭
防毒面具
辅助 材料
活性炭的吸附 作用比木炭还
活性炭 要强，防毒面
具里的滤毒罐 就是利用活性 炭来吸附毒气
滤毒罐 的。
16
第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 碳单质的多样性
木炭、活性炭的吸附性
木炭和活性炭都是由石墨的 微小晶粒和少量杂质构成的。
17
第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 碳单质的多样性
第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 碳单质的多样性
2、石墨
是一种深灰色的
有金属光泽而不透明
的细鳞片状固体。
石墨很软，熔点 高、有滑腻感。在纸 上画过能留下深灰色 的痕迹。
此外，石墨还具 有优良的导电性能。
9
第六单元 碳和碳的氧化物 课题1 碳单质的多样性
石墨中碳原子呈平面层 状结构,层与层之间作 用力小，所以石墨能导 电、且质软、有滑腻感。
材料科学基础第8章 铁碳相图PPT课件
4
§7.5 二元包晶相图
(1)
• 包晶转变：一定温度下，由特定成分的固相与确定成分 的液相发生反应生成另一种特定成分的固相的转变。
• 包晶相图：两组元液态无限互溶，固态有限互溶并具有 的相图。
• 图形特点：
L
α
β Lp+αc = βD
1 2356789
31.10.2020
4
§7.5 二元包晶相图
(2)
31.10.2020
4 §7.6.3 具有无序-有序转变相图
(19)
有些二元系合金在一定成分和一定温度范围会发生有 序化转变，形成有序固溶体。
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31.10.2020
4 §7.5.4 具有同素异晶转变的相图
(20)
当组元具有同素异构转变 时，形成的固溶体也常有 异晶转变。
Fe和Ti 在固态均发生同 素异构转变，故形成相 图时，在近铁一边有
➢铁素体：碳溶解在α—Fe中的间隙固溶( F）。塑性 （δ=45-50%）、韧性好，强度、硬度低。
➢奥氏体：碳溶解在γ —Fe中的间隙固溶体（A）。塑 性好。
➢渗碳体：铁与碳形成的金属化合物（Fe3C）。硬度很 高（HBW=800），塑性、韧性几乎为零。
➢珠光体：是奥氏体发生共析转变所形成的铁素体 与渗碳体的共析体（P）。
2 相图分析
点：14个。
线：两条磁性转变线；三条等温转变线；其余三条线：
GS,ES,PQ。
区：5个单相区，7个两相区，3个三相区。
相图标注：相组成物标注的相图; 组织组成物标注的相图。
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31.10.2020
4
(25)
2 相图分析
点：14个。
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§7.5 二元包晶相图
(1)
• 包晶转变：一定温度下，由特定成分的固相与确定成分 的液相发生反应生成另一种特定成分的固相的转变。
• 包晶相图：两组元液态无限互溶，固态有限互溶并具有 的相图。
• 图形特点：
L
α
β Lp+αc = βD
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§7.5 二元包晶相图
(2)
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4 §7.6.3 具有无序-有序转变相图
(19)
有些二元系合金在一定成分和一定温度范围会发生有 序化转变，形成有序固溶体。
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4 §7.5.4 具有同素异晶转变的相图
(20)
当组元具有同素异构转变 时，形成的固溶体也常有 异晶转变。
Fe和Ti 在固态均发生同 素异构转变，故形成相 图时，在近铁一边有
➢铁素体：碳溶解在α—Fe中的间隙固溶( F）。塑性 （δ=45-50%）、韧性好，强度、硬度低。
➢奥氏体：碳溶解在γ —Fe中的间隙固溶体（A）。塑 性好。
➢渗碳体：铁与碳形成的金属化合物（Fe3C）。硬度很 高（HBW=800），塑性、韧性几乎为零。
➢珠光体：是奥氏体发生共析转变所形成的铁素体 与渗碳体的共析体（P）。
2 相图分析
点：14个。
线：两条磁性转变线；三条等温转变线；其余三条线：
GS,ES,PQ。
区：5个单相区，7个两相区，3个三相区。
相图标注：相组成物标注的相图; 组织组成物标注的相图。
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2 相图分析
点：14个。
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6.1碳单质的多样性(第1课时)课件--九年级化学人教版(2024)上册
我国高铁的时速往往能达到300km/h，运行速度 这么快，是怎么供电的呢？还有高铁头顶上密密 麻麻的电线，在常年累月的高速摩擦下，会不会 发生断裂呢？
高铁的受电弓材料是一种既顺滑又耐磨的特制 石墨板，这是考虑到石墨就有良好的导电性， 还有较好的润滑性能。并且每一个石墨板都有 一定厚度，从而保证受电弓使用的时间更长。 即便是磨损到一定程度，仅仅只需要更换与高 压导线接触的石墨就可以了，而受电弓的磨损 非常小。并且这样设计，还可以防止在300km/h 的高速下，摩擦出电火花。
木炭
焦炭
活性炭
炭黑
这些物质的主要成分是碳单质，它们的结构与 石墨相似。
认识“碳”的混合物
实验步骤
实验现象
结论
在盛有半杯水的烧 杯中加入一滴红墨 水，头图少量木炭 （或活性炭），搅
红色褪去， 溶液变成 无色
木炭（或活性炭） 有 吸附 能力，此
变化属于 物理 变
化。
拌后，静置
【讨论】木炭、活性炭具有吸附性（即吸附能力）这是什么原因呢？
“ 纯净物
碳
” 的
金刚石
多
样
性 混合物
木炭
石墨
C60
焦炭
活性炭 炭黑
1.认识金刚石 从已有经验出发猜测它的结构、性质和应用
结构
性质
用途
金 刚 石
金刚石 薄膜
无色透明、有强折 光性的固体
硬度大 天然存在的 最硬的物质
透光性好、 硬度大
钻石饰品
玻璃刀 钻探机钻头 光学窗口和 透镜的涂层
导热好
集成电路基板
一般在未指明具体单质时，习惯上用碳，如“炽热的碳”、 “当碳燃烧时”。
碳单质的进展研究
碳 纳 米 管
高铁的受电弓材料是一种既顺滑又耐磨的特制 石墨板，这是考虑到石墨就有良好的导电性， 还有较好的润滑性能。并且每一个石墨板都有 一定厚度，从而保证受电弓使用的时间更长。 即便是磨损到一定程度，仅仅只需要更换与高 压导线接触的石墨就可以了，而受电弓的磨损 非常小。并且这样设计，还可以防止在300km/h 的高速下，摩擦出电火花。
木炭
焦炭
活性炭
炭黑
这些物质的主要成分是碳单质，它们的结构与 石墨相似。
认识“碳”的混合物
实验步骤
实验现象
结论
在盛有半杯水的烧 杯中加入一滴红墨 水，头图少量木炭 （或活性炭），搅
红色褪去， 溶液变成 无色
木炭（或活性炭） 有 吸附 能力，此
变化属于 物理 变
化。
拌后，静置
【讨论】木炭、活性炭具有吸附性（即吸附能力）这是什么原因呢？
“ 纯净物
碳
” 的
金刚石
多
样
性 混合物
木炭
石墨
C60
焦炭
活性炭 炭黑
1.认识金刚石 从已有经验出发猜测它的结构、性质和应用
结构
性质
用途
金 刚 石
金刚石 薄膜
无色透明、有强折 光性的固体
硬度大 天然存在的 最硬的物质
透光性好、 硬度大
钻石饰品
玻璃刀 钻探机钻头 光学窗口和 透镜的涂层
导热好
集成电路基板
一般在未指明具体单质时，习惯上用碳，如“炽热的碳”、 “当碳燃烧时”。
碳单质的进展研究
碳 纳 米 管
《碳的单质》碳的世界PPT课件
想一想
“6B”、“6H”与“HB”三种类型的铅笔，哪种铅笔最硬？哪种铅笔最软？
石墨有良好的导电性。
石墨可做干电池的电极。
金刚石
石 墨
色态
硬度
导电性
用途
金刚石和石墨的物理性质的比较
无色 透明、正八面体形状的固体
深灰色、有金属光泽、细鳞片状固体
天然最硬的物质
最软的矿物质之一
不导电
消失
上升
吸附
小于
【我能行】
P112页3、4、6
【作业】
石墨、金刚石、C60金刚石石墨碳原的排列方式不同【试一试】
1、1999年，曾使用了一种“石墨炸弹”。这种炸弹爆炸后释放出大量纤维状的石墨，它们覆盖在发电厂的设备上，造成设备短路而停电，解释这是为什么？
这是因为石墨具有良好的导电性，所以它们释放出来后，覆盖在发电厂的设备上，会造成设备短路而停电。
可用于冶炼金属.
中国古字画
〖木炭可写字作画〗
〖焦炭可冶炼金属〗
随着科技的发展，新形态的碳单质逐渐被人们发现，其中取得重要进展的是C60分子，另外还有碳管。
三、C60分子
又称足球烯
C60分子由60个碳原子构成，分子形似足球，又名足球烯。这种足球结构的分子很稳定。它应用于材料科学、超导体等方面的研究正在进行中。
木炭、活性炭有吸附性
※防毒面具里的滤毒罐
※冰箱中的除异味剂
※制糖工业的脱色剂
炭黑:焦炭:
黑色粉末,可用于作墨汁.
碳的单质
- .
第8章 碳的世界
【情景展示】
你知道它是用什么做的吗？
金刚石
你知道它又是用什么做的吗？
石墨
木炭
炭黑
焦炭
“6B”、“6H”与“HB”三种类型的铅笔，哪种铅笔最硬？哪种铅笔最软？
石墨有良好的导电性。
石墨可做干电池的电极。
金刚石
石 墨
色态
硬度
导电性
用途
金刚石和石墨的物理性质的比较
无色 透明、正八面体形状的固体
深灰色、有金属光泽、细鳞片状固体
天然最硬的物质
最软的矿物质之一
不导电
消失
上升
吸附
小于
【我能行】
P112页3、4、6
【作业】
石墨、金刚石、C60金刚石石墨碳原的排列方式不同【试一试】
1、1999年，曾使用了一种“石墨炸弹”。这种炸弹爆炸后释放出大量纤维状的石墨，它们覆盖在发电厂的设备上，造成设备短路而停电，解释这是为什么？
这是因为石墨具有良好的导电性，所以它们释放出来后，覆盖在发电厂的设备上，会造成设备短路而停电。
可用于冶炼金属.
中国古字画
〖木炭可写字作画〗
〖焦炭可冶炼金属〗
随着科技的发展，新形态的碳单质逐渐被人们发现，其中取得重要进展的是C60分子，另外还有碳管。
三、C60分子
又称足球烯
C60分子由60个碳原子构成，分子形似足球，又名足球烯。这种足球结构的分子很稳定。它应用于材料科学、超导体等方面的研究正在进行中。
木炭、活性炭有吸附性
※防毒面具里的滤毒罐
※冰箱中的除异味剂
※制糖工业的脱色剂
炭黑:焦炭:
黑色粉末,可用于作墨汁.
碳的单质
- .
第8章 碳的世界
【情景展示】
你知道它是用什么做的吗？
金刚石
你知道它又是用什么做的吗？
石墨
木炭
炭黑
焦炭
生物炭简介PPT幻灯片课件
• 优点： 操作方便，劳动强度小；正常操作时不需要外加燃料； 果壳炭得率高，为25%～30%；炭化尾气不污染环境。
•
•
出炭率：硬木原料 20%~35%，软木原料
14%~18%。
12
• 比利时兰姆比奥特公司利用立式干馏釜进行连续生产， 由于这种大规模生产投资强度大，所以限制了在发展中 国家的应用。
13
（2）窑烧法
• 程序：烘窑、缺氧闷烧、闷窑。
•
• 出炭率：黑炭15%~20%，白炭比黑炭少
•
1/4~1/3。
•
9
生物炭制造工艺
10
生物质炭化过程中的化学变化
炭化温度/℃ ＜150℃
220℃～270℃ 270℃～360℃ 360℃～400℃
＞400℃
反应与现象
生物有机质分解速度非常缓 慢，主要是水分蒸发 半纤维素开始分解
半纤维素纤维素分解
发生剧烈的热分解，生产大 量的气体
热解产物 化学组分几乎不发生变化
CO2、CO等气体 开始生成醋酸、焦油 CO2和CO逐渐减少，CH4、H2等开始增 多，冷凝液体产物中含有大量的醋 酸、甲醇、焦油等物质
法兰 排烟孔 支撑 釜体
外热式干馏炭化釜
干馏快速炭化窑
30
（二）干馏工艺过程及其产物
• 干馏： 干馏是在隔绝空气的条件下，通过加热使生物质发生热分解的过程。
• 干馏产物： 木炭、木焦油、木醋液、可燃气体
• 干馏过程是生物质的热分解过程，是根据不同的受热温度分阶段进行 的。 热分解温度不同，则产物成分也不同。
的冷点、热点及冷却过程； 并通过关闭窑上的进气孔调节和控制窑内温度的平衡，从
而保证木炭的产量及质量。
25
3.2 移动式简易炭化炉
•
•
出炭率：硬木原料 20%~35%，软木原料
14%~18%。
12
• 比利时兰姆比奥特公司利用立式干馏釜进行连续生产， 由于这种大规模生产投资强度大，所以限制了在发展中 国家的应用。
13
（2）窑烧法
• 程序：烘窑、缺氧闷烧、闷窑。
•
• 出炭率：黑炭15%~20%，白炭比黑炭少
•
1/4~1/3。
•
9
生物炭制造工艺
10
生物质炭化过程中的化学变化
炭化温度/℃ ＜150℃
220℃～270℃ 270℃～360℃ 360℃～400℃
＞400℃
反应与现象
生物有机质分解速度非常缓 慢，主要是水分蒸发 半纤维素开始分解
半纤维素纤维素分解
发生剧烈的热分解，生产大 量的气体
热解产物 化学组分几乎不发生变化
CO2、CO等气体 开始生成醋酸、焦油 CO2和CO逐渐减少，CH4、H2等开始增 多，冷凝液体产物中含有大量的醋 酸、甲醇、焦油等物质
法兰 排烟孔 支撑 釜体
外热式干馏炭化釜
干馏快速炭化窑
30
（二）干馏工艺过程及其产物
• 干馏： 干馏是在隔绝空气的条件下，通过加热使生物质发生热分解的过程。
• 干馏产物： 木炭、木焦油、木醋液、可燃气体
• 干馏过程是生物质的热分解过程，是根据不同的受热温度分阶段进行 的。 热分解温度不同，则产物成分也不同。
的冷点、热点及冷却过程； 并通过关闭窑上的进气孔调节和控制窑内温度的平衡，从
而保证木炭的产量及质量。
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3.2 移动式简易炭化炉
碳材料科学ppt课件
碳纳米管和石墨烯有可能将碳元素的独特性 发挥到极工业：轴承、密封元件、制动元件等； ➢ 电子工业：电极、电波屏蔽、电子元件等； ➢ 电器工业：电刷，集电体、触点等； ➢ 航空航天：结构材料，绝热、耐烧蚀材料等； ➢ 核能工业：反射材料，屏蔽材料等； ➢ 冶金工业：电极，发热元件，坩锅、模具等； ➢ 化学工业：化工设备，过滤器等； ➢ 体育器材：球杆，球拍，自行车等； ➢ …………
第四部分 炭的表面化学（4学时）
第五部分 石墨层间化合物（2学时）
第六部分 炭科学研究的新进展（4-6学时）
一、金刚石薄膜
二、富勒烯与纳米洋葱
三、纳米碳管 四、碳包覆纳米金属晶
考试：2学时
10
考核：
1、出勤计入成绩（权重10%）； 2、平时作业/报告成绩（权重20 %）； 2、期末试卷考试（权重70% ）。
32
第二代 炭材料
★ 烧结炭材料 利用炭的物理性质（导电、耐热、耐腐 蚀、耐摩擦等），用于炭砖、炼钢、炼 铝等（电极、电刷、各种机械、化工用 炭、原子反应堆用炭等）
33
第三代 炭材料
以炭纤维（CF）为代表的新型炭材料(结构 和功能材料)纷纷出现，是炭材料的大发展 时期，也是炭科学形成的时期
34
材料
6
Ordered Mesoporous Carbons from the Carbonization of as-synthesized Silica/Sucrose/Triblock copolymer Nanocomposites
碳的六方有序孔道
7
锂离子二次电池电极材料
电流
正极
隔膜
电子 负极
炭 纤 维
针
状
高导热材料,发泡炭、高级粘
第四部分 炭的表面化学（4学时）
第五部分 石墨层间化合物（2学时）
第六部分 炭科学研究的新进展（4-6学时）
一、金刚石薄膜
二、富勒烯与纳米洋葱
三、纳米碳管 四、碳包覆纳米金属晶
考试：2学时
10
考核：
1、出勤计入成绩（权重10%）； 2、平时作业/报告成绩（权重20 %）； 2、期末试卷考试（权重70% ）。
32
第二代 炭材料
★ 烧结炭材料 利用炭的物理性质（导电、耐热、耐腐 蚀、耐摩擦等），用于炭砖、炼钢、炼 铝等（电极、电刷、各种机械、化工用 炭、原子反应堆用炭等）
33
第三代 炭材料
以炭纤维（CF）为代表的新型炭材料(结构 和功能材料)纷纷出现，是炭材料的大发展 时期，也是炭科学形成的时期
34
材料
6
Ordered Mesoporous Carbons from the Carbonization of as-synthesized Silica/Sucrose/Triblock copolymer Nanocomposites
碳的六方有序孔道
7
锂离子二次电池电极材料
电流
正极
隔膜
电子 负极
炭 纤 维
针
状
高导热材料,发泡炭、高级粘
《碳的单质》PPT课件【优质】
课堂教学展示 新课导入
通过前面的学习我们知道了丰富多彩 的物质世界是由各种元素组成的。那么， 同一种元素可以组成不同物质吗?
石墨
金刚石
足球烯（C60）
研究发现，透明的金刚石、灰色的石 墨和足球状的C60都是由碳元素组成的单质。
石墨是单质碳的另一种形式，是 最软的矿物之一。它的身影在我 们生活中随处可见，常用的铅笔 的笔芯就是由石墨制作而成的。
第1课时 碳的单质
第六单元 碳和碳的氧化物
课题1 金刚石、石墨和
C60
R·九年级化学上册
课前自学准备 课标要求
学习目标
1.了解金刚石和石墨的物理性质和用途。 2.知道不同元素可以组成不同的物质，同一种元素 也可以组成不同的物质。
学具准备
金刚石、石墨、C60分子模型、玻璃刀、6B铅笔芯、干电池、 石墨电极、投影仪、多媒体课件、防毒面具、导线、灯泡。 (1)仪器：小锥形瓶； (2)药品：红墨水、烘烤过的木炭(活性炭)、澄清石灰水。
木
活
炭
性
炭
课堂教学展示 课堂探究
知识点2 木炭和活性炭的吸附性
炭
焦
黑
炭
它们没有固定的几何形状，所以我们 称之为无定形炭。想知道它们有什么性质 吗?下面我们一起来探究一下。
【实验6-1】
在盛有半瓶水的小锥形瓶中，加入一滴红墨水， 使水略显红色。投入几块烘烤过的木炭（或活性 炭），轻轻振荡锥形瓶。
现象
装饰品等
润滑剂等
超导体
课堂教学展示 典例剖析
例 有关金刚石、石墨和C60的说法正确的是（ A ）
√A.都属于单质 都是由碳元素构成的单质。 ×B.元素组成不同
×C.硬度相同
硬度不同，金刚石是天然存在 的最硬的单质。
碳的四键的应用课件
碳的四键的特性
01
02
03
稳定性
碳的四键结构具有高度的 稳定性，这使得有机化合 物在常温常压下能够保持 其结构。
刚性
由于四面体结构的限制， 碳原子在分子中的位置是 固定的，这有助于维持分 子的三维结构。
反应性
碳的四键结构也具有一定 的反应性，能够参与多种 化学反应，如取代、加成 、消除等。
碳的四键的形成条件
炔烃主要发生加成反应和聚合反 应等。
碳的四键与芳香烃
芳香烃的结构
芳香烃具有苯环结构，苯环上的碳原子各与两个 其他原子形成共价键。
芳香烃的稳定性
芳香烃比较可以发生取代反应、加成反应和氧化反应 等。
03
碳的四键在无机化学中的应用
碳的四键与碳化物
硫化物还可以用作电池的电极材料， 以及制备光电器件和传感器等。
硫化物具有低熔点、低密度、高导电 性等特点，因此在工业上广泛应用于 制备玻璃、陶瓷、橡胶等材料，以及 用作润滑剂、脱模剂等。
碳的四键与氮化物
氮化物是指由氮原子和另一种非金属原子直接结合形成的化合物，碳的 四键在氮化物中同样有着重要的应用。
碳的四键的应用ppt课件
• 碳的四键的介绍 • 碳的四键在有机化学中的应用 • 碳的四键在无机化学中的应用 • 碳的四键在生物化学中的应用 • 碳的四键在材料科学中的应用
01
碳的四键的介绍
碳的四键的定义
01
碳的四键是指碳原子通过与其他 四个原子或基团形成共价键，形 成稳定的四面体结构。
02
在有机化合物中，碳原子通常通 过与其他碳原子或氢原子形成四 键来构建分子骨架。
碳的四键与富勒烯
富勒烯的球形结构
富勒烯是由60个碳原子组成的球 形分子，碳原子之间通过四重键 结合，形成了稳定的球形结构。
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14
15
炭纤维 纳米管/树脂复合材料
炭微球 C/C复合材料
16
金属填充富勒烯
17
金刚石
金刚石薄膜
18
1990年和1991年金刚石和C60分获Science明星分 子；
1996年 美国Rice大学 R F Curl R. E. Smalley
英国Sussex 大学 H. W. Kroto
—金属颗粒和金属线
2、碳纳米洋葱（实心和空心）
3、纳米碳管、石墨烯及其树脂基复 合材料
新型能源炭材料
4、介孔碳材料（有序，气凝胶）
1、Li+电池负极材料炭材料的设计
—炭基材料（天然石墨、树脂炭、碳管、石墨烯等）
2、大功率充放动力型锂电池电极材料 —纳米碳/金属复合材料
3、超级电容器电极材料
3
炭 微 球
6
Ordered Mesoporous Carbons from the Carbonization of as-synthesized Silica/Sucrose/Triblock copolymer Nanocomposites
碳的六方有序孔道
7
锂离子二次电池电极材料
电流
正极
隔膜
电子 负极
要求： 1、有事请假； 2、课上认真听讲； 3、课上认真作笔记，课下找相关参考书复习； 3、不明白的地方一定设法弄明白。
报告题目：We and Carbon 11
第一部分 绪言
一、炭材料的多样性
1、碳的多样性
碳元素的产生； 太阳系产生热核反应中“碳、氮循环”； 地球上碳产生生物学、硅产生地学，碳是
20nm
HREM images of carbon encapsulated iron nanorods from YD heated at 480 ℃ in the presence of ferrocene content of 40.0 wt. %
The iron full-filled carbon nanorubes
课程编号:MSE515 学时：40 学分：2.5
第一部分 碳的多样性，
碳科学的形成、发展与核心问题（4学时）
第二部分 碳的结构与性质（8学时）
★ 基本结晶形式-金刚石、石墨、富勒烯、咔宾
★ 碳的结构 ★ 碳的特性
课程内容-1 9
课程内容-2
第三部分 有机化合物的炭化途径（16-18学时）
一、气相炭化（4学时） 二、液相炭化—中间相理论与应用（8学时） 三、固相炭化与多相炭化（4学时）
第四部分 炭的表面化学（4学时）
第五部分 石墨层间化合物（2学时）
第六部分 炭科学研究的新进展（4-6学时）
ห้องสมุดไป่ตู้
一、金刚石薄膜
二、富勒烯与纳米洋葱
三、纳米碳管 四、碳包覆纳米金属晶
考试：2学时
10
考核：
1、出勤计入成绩（权重10%）； 2、平时作业/报告成绩（权重20 %）； 2、期末试卷考试（权重70% ）。
富勒烯C60
2000年美国科学家A. J. Heeger A. G. MacDiamid
日本科学家H Shirakawa(白川英树)
导电聚合物
2010年英国 A Geim and K Novoselov 石墨烯
19
The Nobel Prize in Chemistry 1996 "for their discovery of fullerenes"
锂离子电池现已广泛 用作诸如移动电话、 便携式电脑、摄像机、 照相机等袖珍贵重家 用电器的电源，并已 在航空、航天、航海、 人造卫星及军用通讯 设备领域中逐渐替代 传统的电池。
1、发展电动汽车用大容量锂离子电池； 2、开发及使用新的高性能电极材料； 3、加速聚合物锂离子电池的实用化进程
8
课程简介
通过对炭科学基础理论和多样炭结构、性能和形成机理的 介绍，使学生掌握炭材料的基本结构、性能、成炭原理和应用 领域，并对炭科学的发展趋势和新型炭材料的开发有一初步了 解。
13
C 的演变
碳在宇宙进化中起着重要的作用，是宇宙中前期生物分子进 化的关键元素。
宇宙中：原子碳、分子碳、固态碳和碳化物 太阳系：H, He,O, C, Ne…… 地球中：第14位 （90% 的碳是以CaCO3的形式存在，为化石 燃料的1万倍） 碳是地球上一切生物有机体的骨架元素，没有碳就没有生命. 碳元素占人体 总重量的18 %左右 当今世界以碳为主要原子构成的有机化学为橡胶、塑料、合 成纤维三大 材料奠定了基础。 人类进化以来，很早就开始利用各种炭物质和炭材料。各种 炭材料在航天、航空等工业、医疗、能源和日用品中得以应用。
炭 纤 维
针
状
高导热材料,发泡炭、高级粘
焦
结剂、浸渍剂、炭纳米材料
4
HREM images of carbon encapsulated iron
nanomaterials from YD heated at 480 ℃ in the
5
presence of ferrocene content of 13.0 wt. %
炭材料科学
Science of Carbon Materials
1
研究方向 碳纳米材料、新能源材料和介孔炭材料 研究目标—主要定位于前沿性先进炭材料的研究
合成、形成机理、结构设计、性能及应用
2
主要研究方向
以石油重油、煤焦油 重质芳烃、聚合物等为原料
碳纳米材料及纳米复合材料
1、碳包覆纳米金属晶的形成及转化
Robert F. Curl Jr.
1/3 of the prize USA Rice University Houston, TX, USA b.1933
形成一切生物有机生命体的骨架元素； 大量的中间过渡状态，较少的纯碳形式； 新型炭材料。
12
C 的存在
碳的起源---“big bang”理论
宇宙巨大的能量块 150亿年前发生大爆炸
宇宙空间充满高能的光
膨胀 温度降低
光转化为物质，各种 粒子开始形成
温度降低 温度升高
粒子凝聚成氢
温度升高
Ne Na Mg O S Si P…
Length: 150-250 nm Diameter: 30-40 nm
Carbon shell: 5-8 nm
Highly dispersed
Straightly No entangled network
Metal species were continuously filled in carbon shells.
15
炭纤维 纳米管/树脂复合材料
炭微球 C/C复合材料
16
金属填充富勒烯
17
金刚石
金刚石薄膜
18
1990年和1991年金刚石和C60分获Science明星分 子；
1996年 美国Rice大学 R F Curl R. E. Smalley
英国Sussex 大学 H. W. Kroto
—金属颗粒和金属线
2、碳纳米洋葱（实心和空心）
3、纳米碳管、石墨烯及其树脂基复 合材料
新型能源炭材料
4、介孔碳材料（有序，气凝胶）
1、Li+电池负极材料炭材料的设计
—炭基材料（天然石墨、树脂炭、碳管、石墨烯等）
2、大功率充放动力型锂电池电极材料 —纳米碳/金属复合材料
3、超级电容器电极材料
3
炭 微 球
6
Ordered Mesoporous Carbons from the Carbonization of as-synthesized Silica/Sucrose/Triblock copolymer Nanocomposites
碳的六方有序孔道
7
锂离子二次电池电极材料
电流
正极
隔膜
电子 负极
要求： 1、有事请假； 2、课上认真听讲； 3、课上认真作笔记，课下找相关参考书复习； 3、不明白的地方一定设法弄明白。
报告题目：We and Carbon 11
第一部分 绪言
一、炭材料的多样性
1、碳的多样性
碳元素的产生； 太阳系产生热核反应中“碳、氮循环”； 地球上碳产生生物学、硅产生地学，碳是
20nm
HREM images of carbon encapsulated iron nanorods from YD heated at 480 ℃ in the presence of ferrocene content of 40.0 wt. %
The iron full-filled carbon nanorubes
课程编号:MSE515 学时：40 学分：2.5
第一部分 碳的多样性，
碳科学的形成、发展与核心问题（4学时）
第二部分 碳的结构与性质（8学时）
★ 基本结晶形式-金刚石、石墨、富勒烯、咔宾
★ 碳的结构 ★ 碳的特性
课程内容-1 9
课程内容-2
第三部分 有机化合物的炭化途径（16-18学时）
一、气相炭化（4学时） 二、液相炭化—中间相理论与应用（8学时） 三、固相炭化与多相炭化（4学时）
第四部分 炭的表面化学（4学时）
第五部分 石墨层间化合物（2学时）
第六部分 炭科学研究的新进展（4-6学时）
ห้องสมุดไป่ตู้
一、金刚石薄膜
二、富勒烯与纳米洋葱
三、纳米碳管 四、碳包覆纳米金属晶
考试：2学时
10
考核：
1、出勤计入成绩（权重10%）； 2、平时作业/报告成绩（权重20 %）； 2、期末试卷考试（权重70% ）。
富勒烯C60
2000年美国科学家A. J. Heeger A. G. MacDiamid
日本科学家H Shirakawa(白川英树)
导电聚合物
2010年英国 A Geim and K Novoselov 石墨烯
19
The Nobel Prize in Chemistry 1996 "for their discovery of fullerenes"
锂离子电池现已广泛 用作诸如移动电话、 便携式电脑、摄像机、 照相机等袖珍贵重家 用电器的电源，并已 在航空、航天、航海、 人造卫星及军用通讯 设备领域中逐渐替代 传统的电池。
1、发展电动汽车用大容量锂离子电池； 2、开发及使用新的高性能电极材料； 3、加速聚合物锂离子电池的实用化进程
8
课程简介
通过对炭科学基础理论和多样炭结构、性能和形成机理的 介绍，使学生掌握炭材料的基本结构、性能、成炭原理和应用 领域，并对炭科学的发展趋势和新型炭材料的开发有一初步了 解。
13
C 的演变
碳在宇宙进化中起着重要的作用，是宇宙中前期生物分子进 化的关键元素。
宇宙中：原子碳、分子碳、固态碳和碳化物 太阳系：H, He,O, C, Ne…… 地球中：第14位 （90% 的碳是以CaCO3的形式存在，为化石 燃料的1万倍） 碳是地球上一切生物有机体的骨架元素，没有碳就没有生命. 碳元素占人体 总重量的18 %左右 当今世界以碳为主要原子构成的有机化学为橡胶、塑料、合 成纤维三大 材料奠定了基础。 人类进化以来，很早就开始利用各种炭物质和炭材料。各种 炭材料在航天、航空等工业、医疗、能源和日用品中得以应用。
炭 纤 维
针
状
高导热材料,发泡炭、高级粘
焦
结剂、浸渍剂、炭纳米材料
4
HREM images of carbon encapsulated iron
nanomaterials from YD heated at 480 ℃ in the
5
presence of ferrocene content of 13.0 wt. %
炭材料科学
Science of Carbon Materials
1
研究方向 碳纳米材料、新能源材料和介孔炭材料 研究目标—主要定位于前沿性先进炭材料的研究
合成、形成机理、结构设计、性能及应用
2
主要研究方向
以石油重油、煤焦油 重质芳烃、聚合物等为原料
碳纳米材料及纳米复合材料
1、碳包覆纳米金属晶的形成及转化
Robert F. Curl Jr.
1/3 of the prize USA Rice University Houston, TX, USA b.1933
形成一切生物有机生命体的骨架元素； 大量的中间过渡状态，较少的纯碳形式； 新型炭材料。
12
C 的存在
碳的起源---“big bang”理论
宇宙巨大的能量块 150亿年前发生大爆炸
宇宙空间充满高能的光
膨胀 温度降低
光转化为物质，各种 粒子开始形成
温度降低 温度升高
粒子凝聚成氢
温度升高
Ne Na Mg O S Si P…
Length: 150-250 nm Diameter: 30-40 nm
Carbon shell: 5-8 nm
Highly dispersed
Straightly No entangled network
Metal species were continuously filled in carbon shells.