碳材料的種類

碳材料是不斷發(fā)展的材料。它是傳統(tǒng)性材料，同時(shí)又發(fā)現(xiàn)其具有許多符合時(shí)代要求的理化性質(zhì)。碳材料的種類很多，其優(yōu)良的理化性質(zhì)在很多領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。碳材料之所以成為具有如此多樣性材料的原因之一，因?yàn)樗怯商歼@樣一種元素所構(gòu)成的。

碳原子具有下列特征：

1）輕而??；

2)結(jié)合能(鍵能)大；

3)對(duì)熱穩(wěn)定，力學(xué)性質(zhì)強(qiáng)；

4)能形成包括雙鍵、三鍵在內(nèi)的多樣性結(jié)構(gòu)；

5)奪取電子或釋放電子能同等程度地發(fā)生等等。

最近發(fā)現(xiàn)的一種同素異形體符拉寧碳是僅由碳原子能形成一個(gè)分子的分子性同素異形體。符拉寧碳是由碳的12個(gè)五員環(huán)與20個(gè)以上的六員環(huán)所構(gòu)成的，具有封閉球形的多面體結(jié)構(gòu)的碳分子。例如有60個(gè)碳原子像足球那樣結(jié)合而形成的Ca,,由70個(gè)碳原子形成的Cm,此外，還存在Cn、Cn、Ca以及大小達(dá)到Ca左右。的符拉寧碳分子。最近還發(fā)現(xiàn)并合成了另一種碳的同素異形體碳納米管，它具有直徑1mm左右的管狀結(jié)構(gòu)。

碳材料的多樣性還起因于其原料種類及制造方法的多樣性。

二、活性炭的分類活性炭隨著其外觀形狀、制造方法及用途等不同，有各種各樣的名稱。

現(xiàn)在所使用的一些活性炭的制造方法，是20世紀(jì)初期開發(fā)出來(lái)的，經(jīng)過(guò)了大約一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間，仍無(wú)改變地在生產(chǎn)中使用著。其間，在制造方法方面有革新性的發(fā)明是用強(qiáng)堿活化法制造高比表面積活性炭，并在其用途方面進(jìn)行了種種開發(fā)研究，但由于制造成本高而未能大量生產(chǎn)。此外，處于研究水平的還有鑄型法、聚合體烙印法及溶膠凝膠法等多種制造方法。但在制造成本、活性炭的性能等方面存在一些問(wèn)題，尚未達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)水平。

第二節(jié)原子性結(jié)構(gòu)

作為多孔性吸附劑而聞名的活性炭基本上是非結(jié)晶性物質(zhì)，它由微細(xì)的石墨狀微晶和將它們連接在一起的碳?xì)浠衔锊糠謽?gòu)成。其固體部分之間的間隙形成孔隙，賦予活性炭所特有的吸附性能。作為多孔性吸附劑而已知的物質(zhì)，除活性炭以外還有沸石。沸石是三元性的結(jié)晶，無(wú)論是固體性結(jié)構(gòu)還是孔隙性結(jié)構(gòu)，在理論上都容易說(shuō)明。而在活性炭中，固體性的微晶與其間隙中的孔隙都具有復(fù)雜的構(gòu)造，理論上進(jìn)行說(shuō)明比沸石要難得多。本節(jié)中，首先從理論上能夠掌握活性炭結(jié)構(gòu)的單位原子開始，而后注目其結(jié)構(gòu)單元，對(duì)成為理解活性炭的機(jī)能基礎(chǔ)的原子性結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。