多孔炭材料

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.
• 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。
• Textural parameters of carbon aerogels can be independently controlled from the different initial recipes and from the curing, drying and carbonisation processes
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。
碳Hale Waihona Puke 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.
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。
FIGURE 1: SEM images of CNTs grown on Fe/MgO catalyst.
Graphene演化史
➢ 1930年代→ 熱力學理論的觀點，認為單層原子的二維(平面)結構是不 穩定的。
➢ 1960年代→ graphene被廣泛用於描述碳基材的材料。
– Slonczewski, J. C. & Weiss, P. R. Band structure of graphite. Phys. Rev. 109,272–279 (1958).
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
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）。
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?”
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90～100 倍; 土状石墨: 含碳60 %～70 % , 膨胀4～5 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。
Introduction: nanotube structure
• Roll a graphene sheet in a certain direction: • Armchair structure
• Zigzag structure
• Chiral structure
• Defects result in bends and transitions