石墨基本知识
石墨烯基础知识简介

1.石墨烯(Graphene)的结构石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜,是一种只有一个原子层厚度的二维材料。
如图1.1所示,石墨烯的原胞由晶格矢量a1和a2定义每个原胞内有两个原子,分别位于A和B的晶格上。
C原子外层3个电子通过sp²杂化形成强σ键(蓝),相邻两个键之间的夹角120°,第4个电子为公共,形成弱π键(紫)。
石墨烯的碳-碳键长约为0.142nm,每个晶格内有三个σ键,所有碳原子的p轨道均与sp²杂化平面垂直,且以肩并肩的方式形成一个离域π键,其贯穿整个石墨烯。
如图1.2所示,石墨烯是富勒烯(0维)、碳纳米管(1维)、石墨(3维)的基本组成单元,可以被视为无限大的芳香族分子。
形象来说,石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂巢状的晶格结构,看上去就像由六边形网格构成的平面。
每个碳原子通过sp²杂化与周围碳原子构成正六边形,每一个六边形单元实际上类似一个苯环,每一个碳原子都贡献一个未成键的电子,单层石墨烯的厚度仅为0.335nm,约为头发丝直径的二十万分之一。
图 1.1(a)石墨烯中碳原子的成键形式(b)石墨烯的晶体结构。
图1.2石墨烯原子结构图及它形成富勒烯、碳纳米管和石墨示意图石墨烯按照层数划分,大致可分为单层、双层和少数层石墨烯。
前两类具有相似的电子谱,均为零带隙结构半导体(价带和导带相较于一点的半金属),具有空穴和电子两种形式的载流子。
双层石墨烯又可分为对称双层和不对称双层石墨烯,前者的价带和导带微接触,并没有改变其零带隙结构;而对于后者,其两片石墨烯之间会产生明显的带隙,但是通过设计双栅结构,能使其晶体管呈示出明显的关态。
单层石墨烯(Graphene):指由一层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。
双层石墨烯(Bilayer or double-layer graphene):指由两层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括AB堆垛,AA堆垛,AA‘堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。
石墨烯专题知识

石墨烯被以为是替代硅旳理想材料,石墨 烯无禁带,不能直接用于晶体管等逻辑元 件,但能够采用石墨烯纳米带、石墨烯量 子点及双层石墨烯加偏压成为半导体,作 为晶体管源电极和漏电极之间旳通道。
IBM展示全球最快石墨烯晶体管,处理速度 可达100GHz
贝尔试验室旳Fulton等人制成旳128Mbit石墨 烯单电子存储器芯片照片
层左右旳石墨烯。
❖石墨烯旳发觉
碳是构成自然界有机生命体旳主要元素, 碳材料涉及活性碳、碳黑、碳纤维、金 刚石、石墨。伴随纳米技术旳发展, 1985年,由60个碳原子构成旳“足球” 分子C60被发觉。1991年,由具有一维管 状构造旳碳纳米管被发觉。Laudau 和 Wagner理论科学家以为二维旳晶体材料 因为其本身旳热力学不稳定性,在常温 下会迅速分解。
⑥兼容性好: 与多种金属和半导体材料 兼容,可用于制备复合材料.
………
三、石墨烯旳制备措施
目前石墨烯主要旳制造措施涉及四种,分 别是:微机械剥离法、外延生长法、氧化 石墨还原法和气相沉积法。
①微机械分离法
微机械剥离法即是用透明胶带将高定向 热解石墨片按压到其他表面上进行屡次 剥离,最终得到单层或数层旳石墨烯。
目前使用旳碳材料主要涉及活性炭、活 性碳纤维、炭气凝胶等,这些碳材料旳 基元都是石墨烯。因为超级电容器是经 过导体表白来存储电荷,所以适合电子 汇集旳有效表面积越大其容量就越大;
试验表白使用石墨烯作为电极旳超级电 容器能够产生相同体积电容器6 倍以上 旳容量。同步具有优良旳化学稳定性、 导电性、导热性和低成本等优点。
❖ 2023年,Geim,Novoselov等就是经过此 措施在世界上首次得到了单层石墨烯,证明 了二维晶体构造在常温下是能够存在旳 ,
石墨的基本知识

石墨的化学成分为碳(C)。天然产出的石墨很少是纯净的,常含有10%~20%的杂质,包括SiO2、Al2O3、MgO、CaO、P2O5、CuO、V2O5、H2O、S、FeO以及H、N、CO2、CH4、NH3等。石墨矿物呈铁黑、钢灰色,条痕光亮黑色;金属光泽,隐晶集合体光泽暗淡,不透明;解理{0001}完全,硬度具异向性,垂直解理面为3~5,平行解理面为1~2;质软,密度为2.09~2.23g/cm3,有滑腻感,易污染手指。矿物薄片在透射光下一般不透明,极薄片能透光,呈淡绿灰色,一轴晶,折射率1.93~2.07,在反射光下呈浅棕灰色,反射多色性明显,Ro灰色带棕,Re深蓝灰色,反射率Ro23(红),Re5.5(红),反射色、双反射均显著,非均质性强,偏光色为稻草黄色。石墨属复六方双锥晶类,沿{0001}呈六方板状晶体,常见单形有平行双面、六方双锥、六方柱,但完好晶形少见,一般呈鳞片状或板状,集合体呈致密块状、土状或球状。
由于碳原子在石墨结晶格子的原子层中排列紧密,热振动困难,因而石墨能耐高温并具特殊的热性能。石墨的熔点为3850℃,沸点为4250℃,吸热量6.9036×107J/kg,经高温电弧灼烧重量损失极小,在2500℃时其强度比常温时提高1倍,热膨胀系数小(1.2×10-6),温度骤变时其体积变化不大。由于石墨晶体中存在容易流动的电子,因此其导电、导热性能不亚于金属。但随温度升高,导热系数反而减少,在极高温度下趋于不导热状态。石墨的化学稳定性好,不受酸、碱及有机溶剂的侵蚀。石墨的润滑性能类似于二硫化钼和四氟化烯,摩擦系数在润滑介质中小于0.1,尤以鳞片状石墨的润滑性更好。此外,石墨还具涂敷性和可塑性,将其涂敷在固体物体表面,可形成薄膜牢固粘附而起保护固体作用,并可制成任何复杂形状的制品。
石墨是碳元素的结晶矿物之一,具有润滑性、化学稳定性、耐高温、导电、特殊的导热性和可塑性、涂敷性等优良性能,其应用领域十分广泛。石墨在冶金工业中主要用作耐火材料;在铸造业中用作铸模和防锈涂料;在电气工业中用于生产碳素电极、电极碳棒、电池,制成的石墨乳可用作电视机显像管涂料,制成的碳素制品可用于发电机、电动机、通讯器材等诸多方面;在机械工业中用作飞机、轮船、火车等高速运转机械的润滑剂;在化学工业中用于制造各种抗腐蚀器皿和设备;在核工业中用作原子反应堆中的中子减速剂和防护材料等;在航天工业中可做火箭发动机尾喷管喉衬,火箭、导弹的隔热、耐热材料以及人造卫星上的无线电连接信号和导电结构材料。此外,石墨还是轻工业中玻璃和造纸的磨光剂和防锈剂,制造铅笔、墨汁、黑漆、油墨和人造金刚石的原料。随着现代科学技术和工业的发展,石墨的应用领域还在不断拓宽,已成为高科技领域中新型复合材料的重要原料,在国民经济中具有重要的作用。
高一化学石墨知识点归纳

高一化学石墨知识点归纳石墨是一种具有特殊结构的碳元素材料,具有众多优异的物理和化学性质,广泛应用于工业、电子、材料等领域。
本文将对高一化学中石墨的知识点进行归纳,以帮助同学们更好地理解和掌握这一内容。
1. 石墨的组成和结构:石墨由碳元素组成,其分子结构为层状结构,每一层由六角形的碳原子组成,形成了一个被称为石墨层的结构单元。
石墨层之间的距离较大,仅有几个埃,因此石墨具有良好的层间滑动性。
2. 石墨的物理性质:(1)导电性:由于石墨层内的碳原子之间共用电子,使得石墨具有良好的导电性,可应用于电池、导电材料等领域。
(2)热稳定性:石墨具有较高的热稳定性,在高温下不易燃烧,可用于耐火材料、阻燃材料等。
(3)热导性:石墨具有良好的热导性,适用于散热材料、导热材料等。
(4)润滑性:石墨层之间存在层间滑动性,可用作固体润滑剂,减少磨擦和磨损。
3. 石墨的化学性质:(1)化学稳定性:石墨在常温下具有良好的化学稳定性,不会与大多数物质发生反应,可用于实验仪器、化学容器等。
(2)与氧气反应:石墨在高温下可与氧气反应生成二氧化碳,也可用于高温氧化工艺。
(3)酸碱性:石墨对大部分酸和碱具有较好的抗腐蚀性能,在化学实验和腐蚀环境中有一定的应用价值。
4. 石墨的应用:(1)电池材料:石墨在锂离子电池中用作负极材料,能够储存和释放电能。
(2)电子领域:石墨可用于制作导电材料、半导体材料,如导电油墨、石墨烯等。
(3)润滑材料:石墨可用作固体润滑剂,减少摩擦和磨损,如在铁路、航天等领域应用广泛。
(4)材料强化:石墨作为填料加入到复合材料中,可提高材料的强度和韧性。
(5)石墨烯:石墨烯是由石墨层剥离得到的单层碳原子结构,具有出色的导电性和导热性,是当前研究的热点领域之一。
综上所述,石墨是一种重要的碳元素材料,在多个领域具有广泛的应用价值。
通过对石墨的组成、结构、物理性质、化学性质以及应用领域的介绍,相信同学们对石墨的了解会更加深入,对化学学习也会有所帮助。
高纯石墨制品分类

高纯石墨制品分类
高纯石墨制品的分类如下:
1. 石墨电极:是高纯石墨的一种常见形式,广泛用于钢铁、有色金属、硅等行业的电炉中。
石墨电极是将高纯石墨经过多道加工工艺加工而成的,具有优异的导电、导热等特性,可承受高温和高压的环境。
2. 高纯热解石墨:一种通过高温石墨化处理制造的高纯石墨材料。
它具有非常高的热稳定性和化学稳定性,耐磨性和耐高温特性也非常优异,通常用于制造高温炉具、半导体加工设备和其他高温高压环境下的零部件。
3. 等离子石墨:利用电弧等离子体熔化高纯石墨然后再快速凝固,制备出来具有致密、均匀的晶粒结构和低的杂质含量,耐磨性和尺寸稳定性也非常优异。
它通常用于制造高压强电机、石墨治具、导电填充物等。
4. 石墨粉末:主要指石墨微粒或石墨颗粒,广泛用于涂料、电池、油墨、填料等领域。
根据不同领域和粉末形态、粒度分布等要求,可以选择不同产地和加工工艺的高纯石墨粉末。
5. 石墨制品:采用石墨材料加工、高温烧结、精密加工等工艺制造而成,主要用于电线、电缆、电极、机械密封等领域。
此外,高纯石墨制品还可以根据材料性能分为高纯度石墨、高密度石墨、高强度石墨、高模量石墨、各向同性石墨等;根据材料结构分为粗颗粒石墨、
细颗粒石墨、超细结构石墨;按用途分为核反应堆用石墨(核石墨)、电子工业用石墨、连续铸造用石墨、仪器分析用石墨、机械密封用石墨、航天用石墨等。
如需更多信息,建议咨询专业人士或查阅相关行业报告。
金刚石、石墨和C60知识点及解析

金刚石、石墨和C60知识点及解析一、初中化学金刚石石墨和C60选择题1.下列物质或方式中的“碳”,主要不是针对碳单质的是A.碳素墨水B.打印碳粉C.低碳生活D.石墨碳棒2.下列采取的安全措施中正确的是()A.发现煤气泄漏,立即打开排气扇B.为了防止一氧化碳中毒,可在煤炉上放一大壶水C.易燃物和易爆物存放时要紧密堆积,减少和氧气的授触面积D.电线着火应立即切断电源,再用水灭火3.下列图示中物质的用途与相应的性质不相符的是()A.金属的导热性B.燃气的可燃性C.氧气的氧化性D.干冰的升华4.宣传科学知识,揭露伪科学是化学工作者的义务。
下列各项中,属于伪科学的是A.CO气体可用作气体燃料B.用干冰进行人工降雨C.用催化剂把水变成汽油D.CO气体可用来冶炼金属5.下列实验设计不能达到目的是:( )选项A B C D实验设计实验目的证明1体积水能溶解1体积CO2证明CO2密度大于空气证明通入的气体是CO2证明CO2能灭火A.A B.B C.C D.D6.下列现象的微观解释中,正确的是()A.氢气和液氢都可以做燃料一一相同物质的分子,其化学性质相同B.用水银温度计测量体温﹣温度升高,分子间隔变大C.水烧开后易把壶盖冲起一﹣温度升高,水分子变大D.金刚石很硬石墨质软﹣一构成物质的原子种类不同7.化学上把同种元素组成的不同单质互称为同素异形体。
下列各组物质互为同素异形体的是A.液氧和氧气B.CO和CO2C.金刚石和石墨D.冰和干冰8.空气中含量最多,又可以作为焊接金属的保护气的是()A.氧气B.氮气C.二氧化碳D.一氧化碳9.下列有关物质的变化或应用,描述不正确的是()A.CH4在空气中燃烧是化合反应B.CO2作为气体肥料在农业生产中有广泛应用C.N2充入食品包装袋中可起防腐作用D.CO 有毒且无色无味,使用燃气时要注意室内通风10.属于活性炭物理性质的是()A.稳定性B.吸附性C.还原性D.可燃性11.下列关于碳及其氧化物的说法中,正确的是()A.一氧化碳和二氧化碳都可以将氧化铜还原为铜B.二氧化碳的排放不是导致酸雨的原因C.在室内放一盆澄清石灰水可防止一氧化碳中毒D.铅笔字迹易变模糊是因为常温下石墨化学性质活泼12.防毒面具的滤毒罐中用来吸附毒气的物质是()A.炭黑B.活性炭C.金刚石D.石墨13.物质的结构决定物质的性质,下列关于物质结构与性质的说法不正确的是A.金刚石和石墨的物理性质不同,是由于碳原子的排列方式不同B.金属钠和镁的性质不同,是由于钠和镁的原子结构不同C.生铁和钢的性质不同,是由于含碳量不同D.一氧化碳和二氧化碳性质不同,是由于一氧化碳和二氧化碳的组成元素不同14.下列有关碳和碳的氧化物的说法,错误的是()A.CO和CO2组成元素相同,所以它们的化学性质也相同B.碳在空气中充分燃烧时生成CO2,不充分燃烧时生成COC.CO用于冶炼金属、做气体燃料:CO2用于做气体肥料、可以灭火D.古代用墨汁书写的字画能保存至今,是因为在常温下碳单质的化学性质稳定15.下列关于二氧化碳的说法正确的是()A.二氧化碳能够制汽水,是因为二氧化碳极易溶于水B.二氧化碳能做气体肥料,是因为光合作用产生二氧化碳C.二氧化碳能灭火,是因为它不能燃烧、不支持燃烧、密度比空气大D.进入久未开启的菜窖之前,必须做灯火实验,是因为二氧化碳有毒16.C60的发现使人类了解到一个全新的碳世界,下列说法正确的是()A.足球由C60构成B.C60这种物质由碳原子直接构成C.C60是一种新型化合物D.C60在氧气中完全燃烧生成CO217.金刚石、石墨和C60的化学性质相似,物理性质却有很大差异,其主要原因是()A.构成它们的原子大小不同B.构成它们的原子数目不同C.金刚石、石墨和C60由不同种原子构成D.金刚石、石墨和C60里碳原子的排列方式不同18.金刚石和石墨物理性质有很大差异的原因是A.原子排列方式不同B.原子大小不同C.原子种类不同D.原子数目不同19.在使用燃气热水器时,若通风不畅会产生使人中毒的气体是A.氧气 B.氮气 C.一氧化碳 D.二氧化碳20.二氧化碳虽然只占空气总体积的0.03%,但对动植物的生命活动起着极为重要的作用。
石墨行业知识点总结图

石墨行业知识点总结图一、石墨的性质1. 物理性质:石墨的晶体结构呈层状,层与层之间有很好的滑动性,因此石墨具有良好的润滑性。
此外,石墨还具有良好的导电性和耐热性,是一种优良的导电材料和耐热材料。
2. 化学性质:石墨是一种惰性材料,具有很高的化学稳定性。
在常温下,石墨与酸、碱、盐等化学物质都不起反应。
二、石墨的生产工艺1. 矿石选矿:石墨主要存在于片状石墨和结晶石墨两种形态,通过采矿和选矿过程将石墨矿石提纯。
2. 碳化石墨:通过高温处理,将石墨矿石中的有机杂质转化为碳,从而提高石墨的纯度和导电性。
3. 加工成型:将碳化后的石墨粉末进行成型、烧结等工艺过程,得到成品石墨制品。
三、石墨的应用领域1. 电池材料:石墨在锂离子电池中作为负极材料使用,具有很高的导电性和循环稳定性,可以提高电池的性能和使用寿命。
2. 润滑剂:石墨作为固体润滑剂,广泛应用于机械设备的润滑和减摩领域。
3.耐热材料:石墨具有很高的耐热性和导热性,被用于制造高温材料和耐火材料。
4. 其他领域:石墨还被用于制造领域、化工领域、航天航空领域等多个领域。
四、石墨行业的市场现状1. 产业发展:全球石墨行业呈现出快速增长的态势,主要受到新能源、电子电器、航天航空等行业的需求推动。
2. 市场供需:石墨产品的供需关系紧张,尤其是高纯度、高性能的石墨产品供不应求。
3. 国内外市场:中国是全球最大的石墨生产和消费国家,国内石墨行业市场规模不断扩大,但与国际先进水平仍存在一定差距。
总的来说,石墨作为一种重要的工业原材料,在多个领域都有着广泛的应用和巨大的市场需求。
随着科技的不断进步和产业结构的升级,石墨行业也将不断发展壮大,为推动经济发展和提高生产效率发挥着重要作用。
石墨基本知识.ppt

石墨是什么
鉴定特征
铁黑色,硬度低,一组极完全解理,有滑感和染手。 石墨是在高温下形成。 石墨最常见于大理岩、片岩或片麻岩中,是有机成因的碳质物变质而成。
煤层可经热变质作用部分形成石墨。少量石墨是火成岩的原生矿物。石 墨也常见于陨石中,一般为团块状,以一定方位关系组成立方体外形的 多晶集合体称方晶石墨。
存在形式
碳的存在形式是多种多样的,有晶态单质碳如金刚石、石墨;有无 定形碳如煤;有复杂的有机化合物如动植物等;碳酸盐如大理石等。 单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和 柔软滑腻的石墨晶体结构不同,各有各的外观、密度、熔点等。
石墨是什么
形态特性
石墨质软,黑灰色;有油腻感,可污染纸张。硬度为1~2,沿垂直方向随杂质 的增加其硬度可增至3~5。比重为1.9~2.3。比表面积范围集中在1-20m2/g, 在隔绝氧气条件下,其熔点在3000℃以上,是最耐温的矿物之一。它能导电、 导热。 自然界中没有纯净的石墨,其中往往含有SiO2、Al2O3、FeO、CaO、P2O5、 CuO等杂质。这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。此外,还 有水、沥青、CO2、H2、CH4、N2等气体部分。因此对石墨的分析,除测定 固定碳含量外,还必须同时测定挥发分和灰分的含量。
石墨是什么
混合晶体
在石墨晶体中,同层的碳原子以sp2杂化形成共价键,每一个碳原子以三个 共价键与另外三个原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了正六连连 形的环,伸展成片层结构,这里C-C键的键长皆为142pm,这正好属于原 子晶体的键长范围,因此对于同一层来说,它是原子晶体。在同一平面的 碳原子还各剩下一个p轨道,它们相互重叠。电子比较自由,相当于金属中 的自由电子,所以石墨能导热和导电,这正是金属晶体特征。因此也归类 于金属晶体。
初三化学金刚石、石墨和C60(基础) 知识讲解

初三化学金刚石、石墨和C60(基础) 知识讲解一、初中化学金刚石石墨和C60选择题1.下表是元素周期表的部分,其中碳元素部分信息缺失,下列有关该元素认识错误的是A.该元素对应原子的质子数为6B.该元素属于金属元素C.该元素可以组成多种单质D.该元素化学性质与最外层电子数密切相关2.石墨烯是一种由碳原子组成的六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,碳纳米管主要是由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管,它们的微观结构如图所示。
下列说法正确的是()A.碳元素只能组成碳纳米管和石墨烯两种单质B.碳纳米管不与其他物质发生反应C.构成石墨烯的原子间有一定间隔D.构成碳纳米管的原子不再运动3.下列有关碳及其化合物的说法正确的是()A.C60表示一个C60分子B.H2CO3中C的化合价为+2价C.一氧化碳可冶炼金属,因其具有氧化性D.金刚石和石墨的物理性质有很大差异是因为构成它们的原子大小不同4.下列关于空气及其成分的说法错误的是A.氮气、氩气可以作焊接金属的保护气B.任何物质都能在氧气中燃烧C.煤燃烧排放的SO2、NO2等是产生酸雨的主要成分D.二氧化碳可做大棚温室的气体肥料5.化学反应C+H2O 高温H2+CO中的还原剂是A.C B.H2O C.H2D.CO 6.下列有关碳单质的说法错误的是( )A.金刚石、石墨充分燃烧的产物都是二氧化碳B.金刚石和石墨的物理性质不同的原因是碳原子的排列方式不同C.书写档案时规定使用碳素墨水,是因为常温下碳的化学性质不活泼D.金刚石和石墨都是硬度最大的物质7.在“一带一路”伟大战略实施中,代表中国智造的高铁走在了前列.高铁动车与电路连接的石墨电刷没有用到石墨的性质是( )A.稳定性B.滑腻感C.还原性D.导电性8.金刚石和石墨物理性质有很大差异的原因是A.原子排列方式不同B.原子大小不同C.原子种类不同D.原子数目不同9.有关金刚石、石墨、C60的下列说法中,错误的是A.金刚石、石墨、C60都具有还原性B.石墨有导电性,可制作电极C.C60是由碳原子构成D.金刚石与石墨物理性质不同的原因是碳原子的排列方式不同10.下列对一些事实的微观解释,其中错误的是 ( )选项事实解释A金刚石坚硬而石墨质地很软碳原子的结构不同B 冬天戴眼镜进入室内,眼镜片出现水雾眼镜温度低,分子运动减慢,水蒸气液化C水电解产生氢气和氧气化学变化中分子是可以再分的D刑侦人员牵着警犬寻找犯罪分子下落分子不断运动且同种分子性质相同A.A B.B C.C D.D11.2009年12月7日~18日世界气候大会在丹麦首都哥本哈根召开,商讨2012至2020年全球温室气体减排协议。
初三化学金刚石、石墨和C60(基础) 知识讲解及解析

初三化学金刚石、石墨和C60(基础) 知识讲解及解析一、初中化学金刚石石墨和C60选择题1.金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质,下列说法正确的是()A.碳原子的排列方式相同B.在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳C.物理性质相同D.一定条件下,石墨转化成金刚石是物理变化2.下列物质的用途主要不是由其化学性质决定的是()A.氧气用于动植物的呼吸B.盐酸用于除铁锈C.木炭用作燃料D.活性炭用于除去水中异味3.下列关于碳及其氧化物的说法中,正确的是()A.一氧化碳和二氧化碳都可以将氧化铜还原为铜B.二氧化碳的排放不是导致酸雨的原因C.在室内放一盆澄清石灰水可防止一氧化碳中毒D.铅笔字迹易变模糊是因为常温下石墨化学性质活泼4.下列关于空气及其成分的说法错误的是A.氮气、氩气可以作焊接金属的保护气B.任何物质都能在氧气中燃烧C.煤燃烧排放的SO2、NO2等是产生酸雨的主要成分D.二氧化碳可做大棚温室的气体肥料5.互为同素异形体的一组物质是A.氧气与臭氧B.干冰与冰C.银和水银D.水与双氧水6.由同种元素组成的不同单质叫做同素异形体。
下列各组物质属于同素异形体的是()A.冰和干冰B.CO和CO₂C.镁条和镁粉D.氧气和臭氧7.互为同素异形体的一组物质是A.氧气与液氧B.CO2与CO C.干冰与冰D.金刚石与石墨8.化学反应C+H2O 高温H2+CO中的还原剂是A.C B.H2O C.H2D.CO9.金刚石、石墨和C60的化学性质相似,物理性质却有很大差异,其主要原因是()A.构成它们的原子大小不同B.构成它们的原子数目不同C.金刚石、石墨和C60由不同种原子构成D.金刚石、石墨和C60里碳原子的排列方式不同10.下列关于宏观事实的微观解释,错误的是()A.浓氨水挥发﹣﹣氨分子不断运动B.干冰升华﹣﹣二氧化碳分子间的间隔变大C.氢气燃烧生成水﹣﹣分子种类改变D.温度升高时,温度计内汞柱液面上升﹣﹣汞原子体积变大11.下列描述错误的是()A.不同的碳单质物理性质差异大,是因为碳原子的排列方式不同B.H2O2和H2O化学性质差异大,是因为构成物质的分子不同C.氢元素和氧元素化学性质差异大,是因为其原子的最外层电子数不同D.钠元素和镁元素种类不同,是因为中子数不同12.碳和碳的化合物间的部分转化关系如图所示。
石墨碳素基本知识

关于碳和石墨材料简介前述:工业材料分为金属材料和非金属材料。
金属材料具有以下5个特点:1):是结晶体2):是电的良导体3):是热的良导体4):具有延展性5):研磨后能全反射光线其中不能满足任何一个条件的就属于非金属材料石墨材料不具有上述第四点,因而属于非金属材料。
石墨材料是具有金属材料特性及陶瓷特性的一种特殊材料,是一种非常重要的工业材料。
石墨材料根据成型方法可分为:1):各向异性石墨2):各向同性石墨在这里主要阐述除制钢、电机用碳刷等各向异性石墨材料外,被广泛用于冶金、机械、电机、核能、电加工、半导体、及宇宙开发上的各向同性----等方性石墨的性质、制造方法和用途。
一: 碳、石墨及相关延伸产品:1: 碳* 碳是自然界分布最普遍的元素之一,也是构成地球上一切生命体最重要的元素。
以碳元素为主要构成的有机高分子材料,包括塑料、橡胶和纤维等,已发展成为材料学三个主要学科方向之一。
而以碳元素本身,通过不同结构、组合,也形成一个独特的无机非金属材料世界。
* 碳原子间不仅能够以sp3杂化轨道形成单键,还能以sp2及sp杂化轨道形成稳定的双键和叁键,因此,除了自然界存在多种同素异形体的碳材料外,科学家们通过实验还合成了许许多多结构和性质完全不同的碳材料,如人们熟悉的金刚石和石墨,以及近年来发现的卡宾(Carbyne)、C60为代表的富勒烯以及碳纳米粉体、管材、线材等。
这些新型碳材料的特性几乎可涵盖地球上所有物质的性质甚至相对立的两种性质,如从最硬到极软、全吸光-全透光、绝缘体-半导体-高导体、绝热-良导热、高铁磁体、高临界温度的超导体等。
* 碳,大量存在于各种物体中,是一种具有多种多样性质的重要物质,也算是有机化合物,是生物体的基本组成成分,到目前为止,在已确认的超过100万以上的化合物中,90%以上都含有碳的成分。
* 碳在结晶构造上有2种同素异形体:1):石墨(六方晶体),2):金刚石(正方晶体),都用”C”来表示起原子符号。
碳材料知识点总结

碳材料知识点总结一、碳材料的基本性质1. 碳材料的结构碳材料通常具有多种结构形式,包括非晶碳、石墨、金刚石、纳米碳材料等。
这些结构形式的不同来源于碳元素的排列方式和键合状态。
石墨是由层状碳原子通过SP2杂化轨道形成的,具有层间键结构,层间间隙较大,易于插入或吸附小分子。
金刚石由三维共价键网络构成,具有非常高的硬度和热导率。
而纳米碳材料则是在纳米尺度下形成的碳结构,包括碳纳米管、石墨烯等,具有特殊的电学、热学和力学性能。
2. 碳材料的性能碳材料具有许多优异的性能,包括高强度、高导电性、高热导率、化学稳定性、低密度等。
石墨烯具有极高的电子迁移率和热导率,且具有出色的柔韧性和透明性。
碳纳米管也具有优异的力学性能和导电性能,在纳米电子器件和复合材料中有着广泛的应用。
3. 碳材料的表面性质碳材料的表面性质对其在吸附、催化等方面具有重要影响。
由于其大的比表面积和高的孔隙度,大部分碳材料都具有良好的吸附性能。
在化学催化反应中,碳材料也可以作为良好的载体,提高催化剂的活性和稳定性。
二、碳材料的制备方法1. 石墨烯的制备石墨烯的制备方法主要包括机械剥离法、化学气相沉积法、化学剥离法、还原氧化石墨等。
机械剥离法是最早的石墨烯制备方法,通过机械剥离石墨材料得到单层石墨烯。
化学气相沉积法通过碳源气体在金属基底上热解得到石墨烯。
还原氧化石墨则是通过化学还原将氧化石墨氧化物还原为石墨烯。
2. 碳纳米管的制备碳纳米管可以通过化学气相沉积法、电化学沉积法、等离子体增强化学气相沉积法等多种方法制备。
其中,化学气相沉积法是最常用的制备方法,通过碳源气体在催化剂的作用下形成碳纳米管。
3. 碳纤维的制备碳纤维的制备主要包括聚丙烯腈基碳纤维和石墨基碳纤维两种。
聚丙烯腈基碳纤维是目前主要的碳纤维制备方法,通过聚合物纤维的热解得到碳纤维。
石墨基碳纤维则是通过石墨化石墨纤维的加热石墨化得到的。
4. 碳材料的功能化改性除了传统的碳材料制备方法外,功能化改性也是一种常用的手段,通过引入不同的元素和功能基团,改善碳材料的性能和增加其应用领域。
石墨的有关知识点总结

石墨的有关知识点总结1. 石墨的结构石墨的结构是由碳原子组成的,这些碳原子被排列成平面六角形的晶格结构。
这种结构使得石墨具有很好的薄片性和柔软性,能够很容易地在两个平行平面之间滑动。
这也是石墨具有很好的润滑性的原因。
2. 石墨的物理性质石墨是一种黑色的固体材料,具有金属光泽。
它的密度为2.09~2.23g/cm3,熔点为3550°C,沸点为4200°C。
石墨是良导体,具有很好的导电和导热性能。
3. 石墨的化学性质石墨在常温下不与大多数物质反应,稳定性很高。
但在高温下会发生氧化反应,生成二氧化碳。
此外,石墨也能够与氧气、氯气、氢气、氢化物、卤素等发生反应。
4. 石墨的用途石墨具有很多重要的用途,其中最主要的就是用作润滑剂。
由于石墨的结构特性,使其具有很好的润滑和抗磨损性能,因此广泛应用于机械制造行业。
此外,石墨还被用于电池、化学制品、塑料、橡胶、建筑材料等方面。
5. 石墨的生产石墨有天然石墨和合成石墨两种类型。
天然石墨是由地壳岩石中形成的,可以通过开采和加工获得。
而合成石墨则是通过高温高压或化学气相沉积等方法制备而成。
6. 石墨的环境影响石墨的开采和加工会对环境造成一定的影响,尤其是在采矿过程中会产生废水、废渣和废气等污染物。
因此在石墨的生产过程中需要采取一系列的环境保护措施,减少对环境的影响。
总的来说,石墨是一种非常重要的材料,具有很广泛的用途。
但是在利用石墨的同时,我们也需要关注它对环境的影响,采取相应的措施保护环境。
希望未来能够有更多的科研成果,使石墨的用途得到更好的发展和利用。
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石墨是什么
混合晶体
石墨晶体中层与层之间相隔340pm,距离较大,是以范德华力结合起来的, 即层与层之间属于分子晶体。但是,由于同一平面层上的碳原子间结合很 强,极难破坏,所以石墨的熔点也很高,化学性质也稳定。 鉴于它的特殊的成键方式,不能单一的认为是原子晶体或者是分子晶体, 按现代的表述方式,认为石墨是一种混合晶体。
提纯方法
化学 提纯
由上原因,成本较高。为解决或改善上述不足,河南省地矿厅岩矿 测试中心研制了提纯高碳石墨新工艺,以离心洗涤取代V型洗涤槽, 将废液处理后循环使用。采用这种新工艺,可降低材料成本50%左右, 节水50%左右,产率提高10%左右,并减少了废液对环境的污染。石 墨固定碳含量大于99%,回收率达 92.8%。
石墨是什么
混合晶体
在石墨晶体中,同层的碳原子以sp2杂化形成共价键,每一个碳原子以三个 共价键与另外三个原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了正六连连 形的环,伸展成片层结构,这里C-C键的键长皆为142pm,这正好属于原 子晶体的键长范围,因此对于同一层来说,它是原子晶体。在同一平面的 碳原子还各剩下一个p轨道,它们相互重叠。电子比较自由,相当于金属中 的自由电子,所以石墨能导热和导电,这正是金属晶体特征。因此也归类 于金属晶体。
认识石墨
Understanding of Graphite
目录
01 石墨是什么 02 发展历程 03 石墨的特殊性质 04 石墨的分类 05 提纯方法 06 产地分布 07 主要用途
石墨是什么 01
石墨(graphite)是一种结晶形碳。是元素碳的一种同
素异形体,每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子(排列方 式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。由 于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因 此石墨属于导电体。石墨是其中一种最软的矿物,它的用途包 括制造铅笔芯和润滑剂。碳是一种非金属元素,位于元素周期 表的第二周期IVA族。六方晶系,为铁墨色至深灰色。密度2.25 克/厘米3,硬度1.5,溶点3652℃,沸点4827℃。质软,有滑腻 感,可导电。化学性质不活泼,耐腐蚀,与酸、碱等不易反应。在 空气或氧气中加强热,可燃烧并生成二氧化碳。强氧化剂会将它 氧化成有机酸。用作抗摩剂和润滑材料,制作坩埚、电极、干电 池、铅笔芯。高纯度石墨可在核反应堆上作中子减速剂。常被 称为炭精或黑铅,因为以前被误认为是铅。
石墨是什么
鉴定特征
铁黑色,硬度低,一组极完全解理,有滑感和染手。 石墨是在高温下形成。 石墨最常见于大理岩、片岩或片麻岩中,是有机成因的碳质物变质而成。
煤层可经热变质作用部分形成石墨。少量石墨是火成岩的原生矿物。石 墨也常见于陨石中,一般为团块状,以一定方位关系组成立方体外形的 多晶集合体称方晶石墨。
天然石墨
隐晶质石 墨
隐晶质石墨又称微晶石墨或土状石墨,这种石墨的晶体直径一般小于 1微米,比表面积范围集中在1-5m2/g,是微晶石墨的集合体,只有在 电子显微镜下才能见到晶形。此类石墨的特点是表面呈土状,缺乏光 泽,润滑性比鳞片石墨稍差。品位较高。一般的60~85%。少数高达 90%以上。一般应用于铸造行业比较多。主要蕴藏在湖南郴州鲁塘。 随着石墨提纯技术的提高。土状石墨应用越来越广泛。
是等静压。
人造石墨
按石墨的颗粒度分,也 可分为:细节构石墨、 中粗石墨(一般的颗粒 度在0.8mm左右)、还有 就是电极石墨(2-4mm)。
提纯方法 05
提纯方法
化学 提纯
化学提纯是利用石墨耐酸、碱、抗腐蚀的性质,用酸、碱处理石墨 精矿,使杂质溶解,然后洗涤掉,提高精矿品位。化学提纯可获品 位为99%的高碳石墨。化学提纯有多种方法,国内应用最广的是氢氧 化钠高温熔融法。 基本原理是在500℃以上高温条件下,使石墨中的杂质(以硅酸盐矿 物为主)与烧碱,即NaOH起反应,生成水溶性反应物,用水浸取反应 物,即可消除掉部分杂质,另一部分杂质,如铁的氧化物,碱熔后 用HCl中和,生成可溶子水的氯化铁,用水洗涤即可除去。
石墨的特殊性质 03
特殊性质
01
耐高温性
石墨的熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,即使经 超高温电弧灼烧,重量的损失很小,热膨胀系数也 很小。石墨强度随温度提高而加强,在2000℃时, 石墨强度提高一倍。
特殊性质
02
导电、导热性
石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超 过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而 降低,甚至在极高的温度下,石墨成绝热体。石墨 能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只 形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来 传输电荷。
中国规模以上石墨及碳素制品企业较多,集中度低。截至2011 年末,中国规模以上石墨及碳素制品企业达871家,销售收入排 名前十的企业销售收入总额仅占全行业的13.46%。从世界石墨 及碳素制品市场的发展趋势和竞争格局来看,未来我国石墨及 碳素制品行业将逐步向大集团集中,石墨及碳素制品行业的集 中度将会进一步提高。
存在形式
碳的存在形式是多种多样的,有晶态单质碳如金刚石、石墨;有无 定形碳如煤;有复杂的有机化合物如动植物等;碳酸盐如大理石等。 单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和 柔软滑腻的石墨晶体结构不同,各有各的外观、密度、熔点等。
石墨是什么
形态特性
石墨质软,黑灰色;有油腻感,可污染纸张。硬度为1~2,沿垂直方向随杂质 的增加其硬度可增至3~5。比重为1.9~2.3。比表面积范围集中在1-20m2/g, 在隔绝氧气条件下,其熔点在3000℃以上,是最耐温的矿物之一。它能导电、 导热。 自然界中没有纯净的石墨,其中往往含有SiO2、Al2O3、FeO、CaO、P2O5、 CuO等杂质。这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。此外,还 有水、沥青、CO2、H2、CH4、N2等气体部分。因此对石墨的分析,除测定 固定碳含量外,还必须同时测定挥发分和灰分的含量。
提纯方法
化学 提纯
上述工艺流程中,NaOH浓度为50%左右,与石墨按1:0.8的比例混合, 即生产1 t高碳石墨消耗NaOH0.4t左右。HCl的加入量约为石墨的30%。 燃料用煤约为o.6一o.7t。碱熔法所用设备主要有锚式搅拌机,熔融 炉、螺旋浆搅拌机、V型洗涤槽等。回收率85—90%,投资15—20万 元。这种,工艺虽较先进,但也存在耗水量大、石墨流失多,生产 率较低,耗碱量大,且排放的废液污染环境等不足。
产地分布
国内
我国以黑龙江鸡西市恒山区柳毛为最大的产地。 山东省莱西市为我国石墨重要产地之一,石墨探明储量 687.11万吨,现保有储量639.93万吨。另外吉林省磐石 市也是石墨产地之一,石墨储量500 万吨。 2016年9月23日《中国矿业报》报道:内蒙古乌拉特中旗 高勒图矿区发现全国最大晶质石墨单体矿,晶质石墨矿 石资源量31595.72万吨,矿物量(固定碳)1580.88万吨, 平均品位(固定碳)5%,均为新增矿产资源量。矿体长 2100米,控制最大延深703米,矿石为晶质石墨二云母片 岩。目前内蒙古金彩矿业有限公司拥有其探矿权。 2016年11月陕西省煤田地质局一九四队在陕西汉中洋县 发现3条石墨矿带,预计矿石资源量200万吨。 2017年1月6日中国地质环境信息网报道:内蒙古地勘二 院和巴彦淖尔市地质矿产调查院共同承担的《巴彦淖尔 市石墨矿资源调查》项目全面结束,经过大量的地质调 查工作,发现并圈出石墨找矿远景区7处。
特殊性质
03
润滑性
石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大, 摩擦系数越小,润滑性能越好。
特殊性质
04
Байду номын сангаас化学稳定性
石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱 和耐有机溶剂的腐蚀。
特殊性质
05
可塑性
石墨的韧性好,可碾成很薄的薄片。
特殊性质
06
抗热震性
石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不 致破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会 产生裂纹。
随着中国冶金、化工、机械、医疗器械、核能、汽车、航空航 天等行业的快速发展,这些行业对石墨及碳素制品的需求将会 不断增长,我国石墨及碳素制品行业将保持快速增长。20062011年,我国石墨及碳素制品行业销售收入年复合增长率为 36.56%。根据当前国内外经济形势,结合2006-2011年中国石 墨及碳素制品行业销售收入数据及中国经济增长数据,粗略估 计2012-2015年我国石墨及碳素制品行业销售收入年复合增长率 为21%,2015年,我国石墨及碳素制品行业销售收入将达到 3400亿元。
石墨是什么
碳元素
碳是一种很常见的元素,它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。 碳单质很早就被人认识和利用,碳的一系列化合物——有机物更是 生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能在化学上自我 结合而形成大量化合物,在生物上和商业上是重要的分子。生物体 内大多数分子都含有碳元素。
石墨是什么
发展历程 02
早在二十世纪三十年代,中国黑龙江鸡西柳毛、山东南墅石
墨矿就开始了石墨的生产加工。当时选矿工艺流程简单,工
人劳动条件差,生产率极低,年产量仅有几千吨。经过几十 年的发展,我国石墨及碳素制品产量快速上升,2004-2011年, 石墨及碳素制品产量年复合增长率达22.12%。2011年,我国 石墨及碳素制品产量为2556.17万吨,同比增长21.98%。 石墨及碳素制品具备优良的性能,应用日益广泛,产能及效 益呈快速增长趋势。2011年,中国石墨及碳素制品行业发展 迅速,行业内企业对成本费用的管理控制能力较高,盈利能 力较强。国家统计局数据显示,2011年,我国石墨及碳素制 品行业实现工业总产值1675.64亿元;实现销售收入1677.65亿 元,同比增长40.58%;实现利润总额109.59亿元,同比增长 50.87%。随着应用的不断推广,看中国石墨及碳素制品行业 的竞争也日趋激烈。