碳60——化学、物理学、材料科学的最新重大发展

长期以来,石墨和金刚石被认为是纯碳仅有的两种同素异构体,1985年9月碳60的首次发现打破了这一概念。6年多来的研究已经确证这种由60个碳原子组成的球状碳分子是继石墨和金刚石之后发现的第3种纯碳形态。然而这一发现的意义远远不止于此。     

碳-60新材料及其纳米结构特点

不少科学家最近将他们的注意力转向碳-60。这一方面是由于碳-60在结构上意义极不寻常,它是金刚石和石墨以外的第三种碳的结晶形式;另一方面是由于碳-60类材料在     

科学家们发现一种新的碳分子

美国亚利桑那大学的物理学家达罗·霍夫曼和德国核物理研究院的博根·克罗奇迈尔最近共同发现了一种新的碳分子。这种碳分子由60个碳原子构成,这60个碳原子相互连接成近似球形的32面体。众所周知,碳是最普通的元素,它与其他元素形成的化合物是地球上最常见的物质。过去,人们仅知道有2种形式的纯碳,一种是石墨,另一种是金刚石。这次两位科学家创立了一种大量生产新型碳分子的简便方法,他们首先将石墨棒放入一个密封的容器,然后抽干容器中所有的空气,再使电流通过石墨棒,电     

透过纳米管

成族的最新成员、世界上最小的试管──纳米管，比其他任何已知的物质都要坚硬．在电子工业中有着潜在的应用价值。1991年夏天，“足球热”（巴基球）曾一度席卷整个化学领域。就在前一年，亚利桑那和海德堡的研究工作者发现了制得可供观察和保存量的富勒佛──有名的、足球形的60个原子的碳分子的方法。当时一场碳科学的革命眼见得就要兴起。自首次发现痕量C60以来已有6年，世界各地的化学工作者都极想熟悉这种碳的新的存在形式，它毕竟是科学上已知的、工业上很有用的两种材料——石墨和金刚石的第三个“同胞”。筑波日本电气公司研究所…     

"太空电梯"制造之门

发现地球上"强度最高物质" 人们熟悉的铅笔是由石墨制成的,而石墨则是由无数只有碳原子厚度的石墨烯薄片压叠形成.石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料,是碳的二维结构.自从2004年石墨烯被发现以来,有关的科学研究就从未间断过.然而直到最近,美国科学家才首次证实了人们长久以来的怀疑,石墨烯竟是目前世界上已知的强度最高的材料!     

富勒体——未来的碳素材料

地球上没有任何一种元素能像碳这样由单一元素而能形成外观千变万化、性能千差万别和用途多种多样的制品。单就同素异形体而言,就有金刚石、石墨和咔(口宾)等,富勒体(fullerite)则是新发现的第四种。它是由60个碳原子构成的具有笼形结构的碳簇,又名足球烯(footballene)、英式足球碳簇(soccerball-clus-     

H_2在石墨(0001)面上解离吸附的ab initio势能面

一、引言 实验上发现,某些金属表面由于结炭生成石墨单原子层而使催化剂活性降低以致失效,但对其机理尚不清楚;另外,氢-石墨体系的反应在能源开发和利用方面占有重要地位。因此,对H_2-石墨体系反应动力学的研究引起了人们的兴趣。Demidovich等用EPR技术研究了H_2在石墨表面上解离吸附的过程,Balooch等用表面分子束技术对其逆过程即双氢原子在石墨表面上的复合反应进行了研究。对H_2在石墨表面上的解离吸附进行量子化学计算     

单根碳纳米管的“基因”编辑

<正>碳元素在自然界中分布广泛,“有机碳”构成有机物和生命体的分子骨架,“无机碳”可形成立方结构的金刚石和六方结构的石墨.以石墨六元环为基本单元,还可组成多种低维碳纳米材料,如零维富勒烯、一维碳纳米管和二维石墨烯、石墨炔等.碳纳米管是日本科学家饭岛澄男于1991年在透射电子显微镜(TEM)下发现的[1].碳纳米管的直径为纳米尺度,     

无定形碳的激光等离子体质谱

自Smalley等人发现C_(60)并根据质谱研究,认为它具有足球形的完美空心结构以来,碳原子簇的激光产生与研究已成为化学界一个十分热门的研究课题。我们在自建的脉冲激光离子源飞行时间质谱计上,观察到碳原子簇正负离子的质谱,而且也发现C_(60)~+在原子簇正离子中具有突出的信号强度。然而以上研究都以石墨为样品,而石墨本身就具有十分有序的六边形层状结构。因而,由激光作用于石墨产生的碳原子簇,可能主要是石墨的碎片。为了更深入地     

石墨烯及其应用

正距成功制备石墨烯已近十年,全球对石墨烯的研究热度却依然不减,仅在Nature和Science上发表的与石墨烯相关的论文就有数十篇之多。自从1985年富勒烯C_(60)~([1])和1991年碳纳米管(carbon nanotube,CNT)~([2])被发现以来,碳纳米材料的研究成为了材料领域的研究热点,世界各国研究人员对它们怀有极大的兴趣。虽然碳的三维(石墨和金刚石)、零维(富勒烯)和一维(碳纳米管)同素异形体相继被发现,但长期以来,科学界一直认为二维晶体由于热力学     

钻石"地球"

围绕其他恒星旋转的类地行星可能并非由石头构成,而是由碳组成.地壳是石墨,内部是钻石,海洋则充斥着焦油.天文学是一门另类的科学,天文学家们最想找到的东西却很平常--类似地球的另一颗行星,残酷宇宙中适宜生命生存的另一个避难所.     

电子显微镜研究C_(60) Langmuir-Blodgett膜

1985年,Kroto等人首次发现碳的第三种同位素——碳60(简写为C_(60))。C_(60)作为一种新型的有机固体材料,已显示出许多特殊的物理、化学性质。与碱金属掺杂后,成为超导体。 C_(60)晶体结构的研究还有待进一步研究。Krtschmer等人首先提出C_(60)是六角密堆积结构。但Guo等人提出了C_(60)是面心立方结构,理由是C_(60)进行立方密堆积在能量上比进行六角密堆积低。     

石墨烯——一种新型碳材料

碳质材料伴随着人类走过了几千年的路程,在文明史中发挥了重要作用.近20年来,碳材料科学的发展更是突飞猛进. 1985年,英国化学家克罗托(H.Kroto)和美国科学家斯奠利(R.Smalley)等人在氦气流中,利用激光照射石墨,待其蒸发成碳灰后,制得了由60个碳组成的碳原子簇结构分子C60,又称富勒烯.     

用碳作结构材料的前景

除了天然存在的石墨外,多数人造碳和石墨纤维,都是用煤焦油沥青之类的粘结剂和含碳物料(例如石油焦、炭黑和无烟煤)的混合物制成的。在碳-碳复合材料中,优质碳纤维沿着一定方向取向并固定在聚碳基体内。这样获得的材料的机械性能显著地扩大了它们的应用领域,这一领域一度受到多晶石墨性能不足的限制。     

洋葱状分子结构的富勒烯

一位正在研究最近发现的管状碳分子结构的科学家意外地制备出了这种常见元素的另一种形态——洋葱状富勒烯。瑞士洛桑联邦综合工科大学的电子显微学家丹尼尔·乌加特发现,在强烈的高能电子束作用下,煤烟将转变成多层球面的套叠结构。在被称为富勒烯的中空全碳分子的发展过程中,这种洋葱状结构代表着一个最新的转折点,同时也是对石墨代表着碳的最稳定结构这种观念的一次挑战。电子显微学家是用电子束而不是用光来勾勒他们的样品的。但是     

金和铂是从哪里来的?

众所周知 ,很多普通元素如氧和碳 ,是在某颗成为超新星的星体爆炸时生成并散布到整个宇宙。但越来越清楚的是 ,普通星体无法生成足够多的金和铂这类重金属。因此 ,地球上和整个宇宙中的金和铂的来源一直是一个谜。最近 ,瑞士莱斯特大学的斯特凡·罗斯沃格博士和巴塞尔大学的合作人员在英国皇家天文学会议上报告了一种生成金、铂和其他重金属的新途径。罗斯沃格的研究小组探究的观点是 ,这些重金属是在高密度中子星剧烈相撞时生产的。这些中子星———它们死亡的旧星体的核心———比地球重 10 0万倍 ,面积却只有伦敦那么大。有时会发现中子…     

石墨炔负载金属原子催化剂研究进展

金属原子催化剂实现了原子百分之百利用率,具有高选择性和高活性等特点.但由于单个原子表面能大,容易团聚成纳米颗粒,稳定金属原子催化剂的制备对基底提出了较高的要求.石墨炔的特殊结构使其成为一种潜在的金属原子催化剂载体.石墨炔是一种由sp~2和sp杂化碳原子共同组成的新型碳的同素异形体.由于碳碳三键具有线性、无顺反异构和高共轭性等优点,使得石墨炔具有类似石墨烯的二维平面结构,同时具有高导电性、高比表面积、结构稳定等优异性质.石墨炔结构中的sp杂化碳原子能与金属原子形成强的共价键,从而使金属单原子能稳定存在石墨炔结构中;因此石墨炔是一种理想的金属原子催化剂载体.本文从石墨炔负载金属原子催化剂的结构出发,论述了石墨炔负载金属原子催化剂的研究进展,包括石墨炔负载金属原子催化剂的结构、制备方法、表征手段,重点论述了石墨炔负载金属原子催化剂在电化学催化领域的理论和实验进展.实验证明石墨炔负载的贵金属(Pt和Pd)原子催化剂以及过渡金属原子(Ni和Fe)催化剂都具有优异的电化学催化活性和循环使用性能.     

地球金子哪里来

科学家认为，宇宙中所有的金子可能都源自于宇宙中的伽马射线暴。 金子不仅在地球上很珍稀，在宇宙中也很罕有。与碳和铁等其他元素不同，金不能形成于恒星或行星内部，而必定诞生于更加暴烈的事件。     

宇宙始于大爆炸

对一次巨变型爆炸的温度标志的找寻，最终变成了里程碑式的理论--“我们的宇宙膨胀自一个奇点”的一个证据。这是人类历史上最伟大的发现之一。宇宙诞生于一种炙热、稠密状态（英国著名天文学家弗雷德·霍伊尔称之为“大爆炸”）这个理念是最重要、最确凿的科学概念之一。然而，这个伟大理念的诞生还不到100年，甚至直到英国披头士乐队（也叫甲壳虫乐队）大红大紫的20世纪60年代初，天文学家都还没能找到真的发生过宇宙大爆炸的确凿证据。     

南海台西南盆地自生管状黄铁矿中纳米级石墨碳的发现及其对天然气水合物的示踪意义

海底天然气水合物是十分重要的能源矿产, 目前主要是根据似海底反射面(BSR)等地 球物理方法和海底地球化学异常示踪其存在. 此外, 与天然气水合物有关的自生矿物如碳酸盐、硫酸盐和硫化物等矿物也是重要的示踪体系. 本文利用扫描电子显微镜(SEM)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM), 对来自南海台西南盆地沉积物中的自生管状黄铁矿进行了系统的观测, 发现它们主要由草莓状黄铁矿组成, 且在草莓状黄铁矿中首次发现了纳米级的低结晶度石墨碳, 它们主要呈现出似纳米碳管和纳米锥形状, 而且与黄铁矿密切共生, 显示它们可能主要形成于含C过饱和C–H–O流体的沉淀. 黄铁矿在CH₄转变为原子C的过程中起催化作用. 自生管状黄铁矿中新发现的纳米级石墨碳, 显示其沉积时沉积岩围岩中存在CH₄过饱和流体, 因此可作为天然气水合物又一重要示踪矿物. 此外, 低温环境中纳米石墨碳的发现对石墨的实验室合成和工业生产等有借鉴意义.