Nanomateriales de carbono Introducción

Durante mucho tiempo, la gente solo sabe que hay tres alótropos de carbono: diamante, grafito y carbono amorfo.Sin embargo, en las últimas tres décadas, desde los fullerenos de dimensión cero, los nanotubos de carbono unidimensionales hasta el grafeno bidimensional, se han descubierto continuamente nuevos nanomateriales de carbono que continúan atrayendo la atención del mundo.Los nanomateriales de carbono se pueden clasificar en tres categorías según el grado de limitación a nanoescala de sus dimensiones espaciales: nanomateriales de carbono de dimensión cero, unidimensionales y bidimensionales.
Los nanomateriales de dimensión 0 se refieren a materiales que están en la escala nanométrica en un espacio tridimensional, como nanopartículas, grupos atómicos y puntos cuánticos.Suelen estar compuestos por un pequeño número de átomos y moléculas.Hay muchos nanomateriales de carbono de dimensión cero, como el negro de carbón, el nanodiamante, el nanofullereno C60 y las partículas nanometálicas recubiertas de carbono.

Tan pronto comoC60fue descubierto, los químicos comenzaron a explorar la posibilidad de su aplicación al catalizador.En la actualidad, los fullerenos y sus derivados en el campo de los materiales catalíticos incluyen principalmente los siguientes tres aspectos:

(1) fullerenos directamente como catalizador;

(2) fullerenos y sus derivados como catalizador homogéneo;

(3) Aplicación de Fullerenos y sus Derivados en Catalizadores Heterogéneos.
Las partículas de nanometal recubiertas de carbono son un nuevo tipo de compuesto de nanocarbono-metal de dimensión cero.Debido a la limitación de la cubierta de carbono y el efecto protector, las partículas de metal pueden estar confinadas en un espacio pequeño y las nanopartículas de metal recubiertas pueden existir de manera estable bajo la influencia del entorno externo.Este nuevo tipo de nanomateriales de carbono-metal de dimensión cero tiene propiedades optoelectrónicas únicas y tiene una amplia gama de aplicaciones en materiales médicos de grabación magnética, materiales de protección electromagnética, materiales de electrodos de baterías de litio y materiales catalíticos.

Los nanomateriales de carbono unidimensionales significan que los electrones se mueven libremente en una sola dirección que no es a nanoescala y el movimiento es lineal.Representantes típicos de materiales de carbono unidimensionales son nanotubos de carbono, nanofibras de carbono y similares.La diferencia entre los dos puede basarse en el diámetro del material a distinguir, también puede basarse en el grado de grafitización del material a definir.Según el diámetro del material significa que: el diámetro D por debajo de 50nm, la estructura hueca interna generalmente se denomina nanotubos de carbono, y el diámetro en el rango de 50-200nm, principalmente por la lámina de grafito multicapa rizada, con no hay estructuras huecas obvias que a menudo se denominan nanofibras de carbono.

Según el grado de grafitización del material, la definición se refiere a la grafitización es mejor, la orientación de lagrafitoLa lámina orientada paralelamente al eje del tubo se denomina nanotubos de carbono, mientras que el grado de grafitización es bajo o no tiene estructura de grafitización. La disposición de las láminas de grafito está desorganizada, el material con estructura hueca en el medio e incluso elnanotubos de carbono de pared múltipleestán todos divididos en nanofibras de carbono.Por supuesto, la distinción entre nanotubos de carbono y nanofibras de carbono no es obvia en varios documentos.

En nuestra opinión, independientemente del grado de grafitización de los nanomateriales de carbono, distinguimos entre nanotubos de carbono y nanofibras de carbono en función de la presencia o ausencia de una estructura hueca.Es decir, los nanomateriales de carbono unidimensionales que definen una estructura hueca son nanotubos de carbono que no tienen estructura hueca. O la estructura hueca no es nanomateriales de carbono unidimensionales obvios, nanofibras de carbono.
Nanomateriales de carbono bidimensionales: el grafeno es un representante de los nanomateriales de carbono bidimensionales.Los materiales funcionales bidimensionales representados por el grafeno han estado muy de moda en los últimos años.Este material estelar muestra asombrosas propiedades únicas en mecánica, electricidad, calor y magnetismo.Estructuralmente, el grafeno es la unidad básica que compone otros materiales de carbono: se deforma hasta convertirse en fullerenos de dimensión cero, se riza en nanotubos de carbono unidimensionales y se apila en grafito tridimensional.
En resumen, los nanomateriales de carbono siempre han sido un tema candente en la investigación en nanociencia y tecnología y han logrado importantes avances en la investigación.Debido a su estructura única y sus excelentes propiedades físicas y químicas, los nanomateriales de carbono se utilizan ampliamente en materiales para baterías de iones de litio, materiales optoelectrónicos, portadores de catalizadores, sensores químicos y biológicos, materiales de almacenamiento de hidrógeno y materiales de supercondensadores y otros aspectos de interés.

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