Nanomatériaux de carbone Introduction

Pendant longtemps, on a seulement su qu'il existe trois allotropes de carbone : le diamant, le graphite et le carbone amorphe.Cependant, au cours des trois dernières décennies, des fullerènes zéro-dimensionnels, des nanotubes de carbone unidimensionnels, au graphène bidimensionnel a été continuellement découvert, de nouveaux nanomatériaux de carbone continuent d'attirer l'attention du monde.Les nanomatériaux de carbone peuvent être classés en trois catégories selon le degré de contrainte à l'échelle nanométrique sur leurs dimensions spatiales : les nanomatériaux de carbone à zéro dimension, à une dimension et à deux dimensions.
Les nanomatériaux 0-dimensionnels désignent des matériaux qui se situent à l'échelle du nanomètre dans un espace tridimensionnel, tels que les nanoparticules, les amas atomiques et les points quantiques.Ils sont généralement composés d'un petit nombre d'atomes et de molécules.Il existe de nombreux nanomatériaux de carbone de dimension zéro, tels que le noir de carbone, le nano-diamant, le nano-fullerène C60, les particules de nano-métal recouvertes de carbone.

Aussi tôt que leC60a été découvert, les chimistes ont commencé à explorer la possibilité de leur application au catalyseur.A l'heure actuelle, les fullerènes et leurs dérivés dans le domaine des matériaux catalytiques comportent principalement les trois aspects suivants :

(1) les fullerènes directement comme catalyseur ;

(2) les fullerènes et leurs dérivés en tant que catalyseur homogène ;

(3) Application des fullerènes et de leurs dérivés dans des catalyseurs hétérogènes.
Les particules de nano-métal revêtues de carbone sont un nouveau type de composite nano-carbone-métal de dimension zéro.En raison de la limitation de la coque en carbone et de l'effet protecteur, les particules métalliques peuvent être confinées dans un petit espace et les nanoparticules métalliques qui y sont enrobées peuvent exister de manière stable sous l'influence de l'environnement extérieur.Ce nouveau type de nanomatériaux carbone-métal zéro dimension possède des propriétés optoélectroniques uniques et a une très large gamme d'applications dans les matériaux médicaux, d'enregistrement magnétique, les matériaux de blindage électromagnétique, les matériaux d'électrode de batterie au lithium et les matériaux catalytiques.

Les nanomatériaux de carbone unidimensionnels signifient que les électrons se déplacent librement dans une seule direction non nanométrique et que le mouvement est linéaire.Des représentants typiques de matériaux carbonés unidimensionnels sont les nanotubes de carbone, les nanofibres de carbone et similaires.La différence entre les deux peut être basée sur le diamètre du matériau à distinguer, peut également être basée sur le degré de graphitisation du matériau à définir.Selon le diamètre du matériau signifie que: le diamètre D inférieur à 50 nm, la structure creuse interne est généralement appelée nanotubes de carbone, et le diamètre dans la plage de 50 à 200 nm, principalement par la feuille de graphite multicouche enroulée, avec pas évident Les structures creuses sont souvent appelées nanofibres de carbone.

Selon le degré de graphitisation du matériau, la définition se réfère à la graphitisation est meilleure, l'orientation de lagraphitela feuille orientée parallèlement à l'axe du tube est appelée nanotubes de carbone, tandis que le degré de graphitisation est faible ou pas de structure de graphitisation, la disposition des feuilles de graphite est désorganisée, le matériau à structure creuse au milieu et même lenanotubes de carbone multiparoissont tous divisés en nanofibres de carbone.Bien entendu, la distinction entre nanotubes de carbone et nanofibres de carbone n'est pas évidente dans divers documents.

A notre avis, quel que soit le degré de graphitisation des nanomatériaux de carbone, on distingue les nanotubes de carbone des nanofibres de carbone en fonction de la présence ou non d'une structure creuse.Autrement dit, les nanomatériaux de carbone unidimensionnels définissant une structure creuse sont des nanotubes de carbone qui n'ont pas de structure creuse Ou la structure creuse n'est pas évidente des nanomatériaux de carbone unidimensionnels des nanofibres de carbone.
Nanomatériaux carbonés bidimensionnels : Le graphène est un représentant des nanomatériaux carbonés bidimensionnels.Les matériaux fonctionnels bidimensionnels représentés par le graphène ont été très en vogue ces dernières années.Ce matériau vedette présente des propriétés uniques étonnantes en mécanique, électricité, chaleur et magnétisme.Structurellement, le graphène est l'unité de base qui compose d'autres matériaux carbonés : il se déforme en fullerènes de dimension zéro, s'enroule en nanotubes de carbone unidimensionnels et s'empile en graphite tridimensionnel.
En résumé, les nanomatériaux de carbone ont toujours été un sujet brûlant dans la recherche en nanosciences et technologies et ont fait d'importants progrès en matière de recherche.En raison de leur structure unique et de leurs excellentes propriétés physiques et chimiques, les nanomatériaux de carbone sont largement utilisés dans les matériaux de batterie lithium-ion, les matériaux optoélectroniques, les supports de catalyseur, les capteurs chimiques et biologiques, les matériaux de stockage d'hydrogène et les matériaux de supercondensateur et d'autres aspects préoccupants.

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