Süsiniknanomaterjalid Sissejuhatus

Pikka aega teavad inimesed vaid seda, et süsiniku allotroope on kolm: teemant, grafiit ja amorfne süsinik.Kuid viimase kolme aastakümne jooksul, alates nullmõõtmelistest fullereenidest, ühemõõtmelistest süsinik-nanotorudest kuni kahemõõtmelise grafeenini, on pidevalt avastatud uued süsiniknanomaterjalid, mis köidavad jätkuvalt maailma tähelepanu.Süsiniknanomaterjalid võib klassifitseerida kolme kategooriasse vastavalt nende ruumiliste mõõtmete nanomõõtmeliste piirangute astmele: null-, ühe- ja kahemõõtmelised süsiniknanomaterjalid.
0-mõõtmelised nanomaterjalid viitavad materjalidele, mis on kolmemõõtmelises ruumis nanomeetri skaalas, näiteks nanoosakesed, aatomiklastrid ja kvantpunktid.Need koosnevad tavaliselt väikesest arvust aatomitest ja molekulidest.Nullmõõtmelisi süsiniknanomaterjale on palju, nagu tahm, nanoteemant, nanofullereen C60, süsinikuga kaetud nanometalliosakesed.

Niipea kuiC60avastati, hakkasid keemikud uurima nende kasutamise võimalust katalüsaatoris.Praegu hõlmavad fullereenid ja nende derivaadid katalüütiliste materjalide valdkonnas peamiselt kolme järgmist aspekti:

(1) fullereenid otse katalüsaatorina;

(2) fullereenid ja nende derivaadid homogeense katalüsaatorina;

(3) Fullereenide ja nende derivaatide kasutamine heterogeensetes katalüsaatorites.
Süsinikkattega nanometalli osakesed on uut tüüpi nulldimensiooniga nano-süsinik-metall komposiit.Tänu süsiniku kesta piiratusele ja kaitsvale toimele võivad metalliosakesed olla piiratud väikeses ruumis ja nendesse kaetud metalli nanoosakesed võivad väliskeskkonna mõjul stabiilselt eksisteerida.Sellel uut tüüpi nullmõõtmelistel süsinik-metall-nanomaterjalidel on ainulaadsed optoelektroonilised omadused ja sellel on väga lai valik rakendusi meditsiinilistes, magnetilistes salvestusmaterjalides, elektromagnetilistes varjestusmaterjalides, liitiumaku elektroodide materjalides ja katalüütilistes materjalides.

Ühemõõtmelised süsiniknanomaterjalid tähendavad, et elektronid liiguvad vabalt ainult ühes mittenanomastaabis suunas ja liikumine on lineaarne.Ühemõõtmeliste süsinikmaterjalide tüüpilised esindajad on süsiniknanotorud, süsiniknanokiud jms.Erinevus nende kahe vahel võib põhineda eristatava materjali läbimõõdul, samuti võib põhineda määratletava materjali grafitiseerumisastmel.Vastavalt materjali läbimõõdule tähendab, et läbimõõt D on alla 50 nm, sisemist õõnsat struktuuri nimetatakse tavaliselt süsinik-nanotorudeks ja läbimõõt jääb vahemikku 50–200 nm, peamiselt mitmekihilise grafiitlehega, mis on kõverdatud, ilmselgeid õõnsaid struktuure nimetatakse sageli süsiniknanokiududeks.

Vastavalt materjali grafitiseerumisastmele viitab definitsioon sellele, et grafitisatsioon on parem, materjali orientatsioon.grafiittoru teljega paralleelset lehte nimetatakse süsinik-nanotorudeks, samas kui grafitisatsiooniaste on madal või puudub grafitisatsiooni struktuurmitme seinaga süsiniknanotorudon kõik jagatud süsiniknanokiududeks.Muidugi pole süsiniknanotorude ja süsiniknanokiudude eristamine erinevates dokumentides ilmne.

Sõltumata süsiniknanomaterjalide grafitiseerumisastmest eristame meie arvates süsiniknanotorusid ja süsiniknanokiude õõnesstruktuuri olemasolu või puudumise põhjal.See tähendab, et õõnesstruktuuri määravad ühemõõtmelised süsiniknanomaterjalid on süsinik-nanotorud, millel puudub õõnes struktuur või õõnes struktuur ei ole ilmne ühemõõtmelised süsiniknanomaterjalid süsinik-nanokiud.
Kahemõõtmelised süsiniknanomaterjalid: grafeen on kahemõõtmeliste süsiniknanomaterjalide esindaja.Grafeeniga esindatud kahemõõtmelised funktsionaalsed materjalid on viimastel aastatel olnud väga kuumad.Sellel tähematerjalil on hämmastavad ainulaadsed omadused mehaanikas, elektris, soojuses ja magnetismis.Struktuuriliselt on grafeen põhiüksus, mis moodustab muud süsinikmaterjalid: see koolutab kuni nullmõõtmelised fullereenid, kõverdub ühemõõtmelisteks süsiniknanotorudeks ja kuhjub kolmemõõtmeliseks grafiidiks.
Kokkuvõtteks võib öelda, et süsiniknanomaterjalid on nanoteaduse ja tehnoloogia uuringutes alati olnud kuum teema ning on teinud olulisi edusamme.Tänu oma ainulaadsele struktuurile ja suurepärastele füüsikalistele ja keemilistele omadustele kasutatakse süsiniknanomaterjale laialdaselt liitiumioonakude materjalides, optoelektroonilistes materjalides, katalüsaatorikandjates, keemilistes ja bioloogilistes andurites, vesinikusalvestusmaterjalides ja superkondensaatorimaterjalides ning muudes murettekitavates aspektides.

Hiina Hongwu Micro-Nano Technology Co., Ltd – nano-süsinikmaterjalide industrialiseerimise eelkäija, on esimene omamaine süsiniknanotorude ja muude nano-süsinikmaterjalide tootja tööstuslikuks tootmiseks ja maailma juhtiva kvaliteediga nanomaterjalide tootmiseks. süsinikmaterjale on eksporditud üle kogu maailma, vastus on hea.Riiklikule arengustrateegiale ja modulaarsele juhtimisele tuginedes järgib Hongwu Nano oma missioonina turule orienteeritud ja tehnoloogiapõhist põhimõtet, et täita klientide mõistlikke nõudmisi ning teha lakkamatuid jõupingutusi Hiina töötleva tööstuse tugevuse suurendamiseks.