Nanomateriały węglowe Wprowadzenie

Przez długi czas ludzie wiedzieli tylko, że istnieją trzy odmiany alotropowe węgla: diament, grafit i węgiel amorficzny.Jednak w ciągu ostatnich trzech dekad, od zerowymiarowych fulerenów, jednowymiarowych nanorurek węglowych, po dwuwymiarowy grafen, nieustannie odkrywano nowe nanomateriały węglowe, które nadal przyciągają uwagę świata.Nanomateriały węglowe można podzielić na trzy kategorie w zależności od stopnia ograniczenia ich wymiarów przestrzennych w nanoskali: zerowymiarowe, jednowymiarowe i dwuwymiarowe nanomateriały węglowe.
Nanomateriały 0-wymiarowe odnoszą się do materiałów, które są w skali nanometrowej w przestrzeni trójwymiarowej, takie jak nanocząstki, klastry atomowe i kropki kwantowe.Zwykle składają się z niewielkiej liczby atomów i cząsteczek.Istnieje wiele zerowymiarowych nanomateriałów węglowych, takich jak sadza, nano-diament, nano-fulleren C60, powlekane węglem nanocząsteczki metali.

Tak szybko jakC60odkryto, chemicy zaczęli badać możliwość ich zastosowania do katalizatora.Obecnie fulereny i ich pochodne w dziedzinie materiałów katalitycznych obejmują głównie następujące trzy aspekty:

(1) fulereny bezpośrednio jako katalizator;

(2) fulereny i ich pochodne jako katalizator homogeniczny;

(3) Zastosowanie fulerenów i ich pochodnych w katalizatorach heterogenicznych.
Cząsteczki nanometalu pokryte węglem to nowy rodzaj zerowymiarowego kompozytu nanowęgiel-metal.Dzięki ograniczeniom powłoki węglowej i efektowi ochronnemu cząstki metalu mogą być zamknięte na małej przestrzeni, a pokryte nimi nanocząstki metalu mogą stabilnie istnieć pod wpływem środowiska zewnętrznego.Ten nowy typ zerowymiarowych nanomateriałów węglowo-metalowych ma unikalne właściwości optoelektroniczne i ma bardzo szeroki zakres zastosowań w medycynie, magnetycznych materiałach rejestrujących, elektromagnetycznych materiałach ekranujących, materiałach elektrod baterii litowych i materiałach katalitycznych.

Jednowymiarowe nanomateriały węglowe oznaczają, że elektrony poruszają się swobodnie tylko w jednym kierunku nienanoskalowym, a ruch jest liniowy.Typowymi przedstawicielami jednowymiarowych materiałów węglowych są nanorurki węglowe, nanowłókna węglowe i tym podobne.Różnica między nimi może opierać się na średnicy materiału do rozróżnienia, może również opierać się na stopniu grafityzacji materiału, który ma być zdefiniowany.Zgodnie ze średnicą materiału oznacza to, że: średnica D poniżej 50 nm, wewnętrzna wydrążona struktura jest zwykle określana jako nanorurki węglowe, a średnica w zakresie 50-200 nm, głównie przez zwinięty wielowarstwowy arkusz grafitowy, z brak oczywistych pustych struktur jest często określanych jako nanowłókna węglowe.

Zgodnie ze stopniem grafityzacji materiału definicja odnosi się do lepszej grafityzacji, orientacjigrafitarkusz zorientowany równolegle do osi rury nazywany jest nanorurkami węglowymi, podczas gdy stopień grafityzacji jest niski lub brak struktury grafityzacji, układ arkuszy grafitu jest zdezorganizowany, materiał z pustą strukturą w środku, a nawetwielościenne nanorurki węglowewszystkie są podzielone na nanowłókna węglowe.Oczywiście rozróżnienie między nanorurkami węglowymi a nanowłókienami węglowymi nie jest oczywiste w różnych dokumentach.

Naszym zdaniem, niezależnie od stopnia grafityzacji nanomateriałów węglowych, rozróżniamy nanorurki węglowe i nanowłókna węglowe na podstawie obecności lub braku pustej struktury.Oznacza to, że jednowymiarowe nanomateriały węglowe definiujące pustą strukturę to nanorurki węglowe, które nie mają pustej struktury lub pusta struktura nie jest oczywista jednowymiarowe nanomateriały węglowe nanowłókna węglowe.
Dwuwymiarowe nanomateriały węglowe: Grafen jest przedstawicielem dwuwymiarowych nanomateriałów węglowych.Dwuwymiarowe materiały funkcjonalne reprezentowane przez grafen są w ostatnich latach bardzo popularne.Ten gwiezdny materiał wykazuje niesamowite unikalne właściwości w mechanice, elektryczności, cieple i magnetyzmie.Strukturalnie grafen jest podstawową jednostką, która tworzy inne materiały węglowe: wypacza się w zerowymiarowe fulereny, zwija się w jednowymiarowe nanorurki węglowe i układa w trójwymiarowy grafit.
Podsumowując, nanomateriały węglowe zawsze były gorącym tematem w badaniach nanonaukowych i technologicznych i poczyniły istotne postępy w badaniach.Ze względu na swoją unikalną strukturę i doskonałe właściwości fizyczne i chemiczne nanomateriały węglowe są szeroko stosowane w materiałach akumulatorów litowo-jonowych, materiałach optoelektronicznych, nośnikach katalizatorów, czujnikach chemicznych i biologicznych, materiałach do przechowywania wodoru i materiałach superkondensatorów oraz innych aspektach budzących obawy.

Chiny Hongwu Micro-Nano Technology Co., Ltd — prekursor uprzemysłowienia materiałów nanowęglowych, jest pierwszym krajowym producentem nanorurek węglowych i innych materiałów nanowęglowych do produkcji przemysłowej i zastosowań o wiodącej na świecie jakości, produkcji nano- materiały węglowe zostały wyeksportowane na cały świat, odpowiedź jest dobra.W oparciu o krajową strategię rozwoju i modułowe zarządzanie, Hongwu Nano przestrzega zorientowanych na rynek, opartych na technologii, aby sprostać rozsądnym wymaganiom klientów jako swojej misji i podejmować nieustanne wysiłki na rzecz wzmocnienia siły chińskiego przemysłu wytwórczego.