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.     

铸铁凝固理论中的结构形成因子

文献[1]曾用相结构单元中最强共价键上的共价电子数n_A讨论了钢中的相变问题.本文仿文献[2]的方法进行计算,B-型杂化态下铸铁奥氏体和渗碳体晶胞中最强共价键上的共价电子数分别为n_A=0.9307和n_A=0.9385.余瑞璜先生已经给出石墨结构最强共价键上的共价电子数n_A=1.2051.按文献[1]的观点,铸铁凝固时最先结晶的相不应是石墨,且石墨结构中的n_A值为1.2051,平衡凝固时构成这样强的共价键驱动力源于何处?为回答这些问题,本文引入一个新参数——结构形成因子S,并用S对铸铁的凝固和石墨化进行了电子理论分析.     

高传热和传质性能复合吸附剂的研发

为解决吸附剂强化传热和强化传质之间的矛盾, 以氯化钙和木屑为原料, 采用炭化活化造孔的方法强化传质, 通过加入膨胀石墨强化传热, 考察了炭化活化温度和膨胀石墨加入比例对复合吸附剂性能的影响. 宏观的吸氨性能测试以及微观的参数表征表明炭化活化法制备的吸附剂孔隙发达, 氯化钙含量高而且分布均匀, 强化了吸附氨气过程中的传质速率; 炭化活化温度对样品的氯化钙含量和结晶度, 吸附量以及吸附速率都有重要的影响. 膨胀石墨的加入强化了吸附剂的传热, 提高了吸附速率. 实验结果表明, 500℃温度下制备的吸附剂, 在膨胀石墨含量为30%时, 其在0.5 h内的吸附速率较快, 在吸附时间分别为10, 20和30 min时, 其吸附量达到0.37, 0.47和0.53 g/g, 而且解决了氯化钙吸氨过程中的膨胀结块问题.     

球状石墨的晶核是“布基球”

球墨铸铁的石墨球化机理有许多假说,其中尤以陈熙琛的石墨球化理论最为完善。他认为:在铸铁熔液中碳原子集团呈片状大分子时而聚合时而分开。当温度降到液相线以下时,偶而聚合在一起的数个碳原子集团(片状大分子)将形成一个多面体,面数越多,则越接近球状。这就是球状石墨的初生晶核。 我们根据C_(60)(布基球)的结构特征推断:铸铁中的球状石墨晶核就是C_(60)。     

金刚石合成中的胶体观点

近几年来,关于溶剂一催化剂作用下的人造金刚石形成机理,如文献[1]所述,较多的学者认为,除考虑溶解在熔融金属中的碳原子转化外,应充分考虑“溶解”在熔融金属中石墨结构的原子集团向金刚石结构的原子集团的转化过程,提出了各种催化转化的模型。等从金刚石成核的动力学角度讨论胶体大小的石墨微粒转化为金刚石的可能性.本文通过分析高温、高压下石墨和熔融过渡金属的相互分散过程,提出了形成正电性胶体溶液的观点.     

铅笔芯上演“黑色暴风雪”

铅笔对同学们来说是一种再熟悉不过的文具了。但不要小看一根小小的铅笔,它身上可藏着好多东西,等着我们去发现呢。铅笔中间的那根笔芯是用粘土和石墨按一定比例混合加工而成的。铅笔芯越软石墨含量越高,粘土含量越低;铅笔芯越硬石墨含量越低,粘土含量越高。所以质地较软的笔芯(如6B铅笔)石墨含量较     

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     

空袭中的新型炸弹

“破坏灯火”的石墨炸弹在科索沃战争中,以美国为首的北约集团使用了石墨炸弹,其型号为GBU-94的炸弹是由SUU-66/B战术弹药布撒器和BLU-114/B子弹药构成的子母弹。BLU-114/B内装石墨纤维和少量炸药在目标上方炸开后,石墨丝在空中展出,成网状,搭接到高压线、变电设备或输电线路上,石墨的导电性引起线路短路,摧毁了南联盟几大城市的70％电力系统,导致供电系统瘫痪。目前,石墨炸弹主要是由非制导的战术弹药布撒器和子弹药构成的子母弹。每个布撒器含有约200个子母弹。其外壳大小如同     

Fe-Ti-C系中Ti与C的溶解度

为了阐明含钛铁矿冶炼时影响缺液中 Ti 含量的因素,测定了钛与碳在 Fe—Ti—C 熔体中的溶解度。称10—30克电解铁和一定量的海绵钛放在石墨埚坩中,用钼丝炉加热。在一定温度,并在 CO 气氛下,保持二小时,使铁液中的钛和碳达到平衡。取样分析碳量和钛量。温度用铂—铂铑热电对测量,误差在±5°左右。为了验证实验方法,曾做了石墨在纯铁液中的溶解度。实验结果均列于图1内。图内●乃是铁液和固体 TiC 平衡的碳含量。     

β-淀粉样蛋白在石墨表面吸附及凝聚结构的STM和AFM研究

利用扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）直接研究了β-淀粉样蛋白（Aβ42）在石墨（模拟生物膜中的疏水表面）表面的吸附以及凝聚体的精细结构。研究发现Aβ42易吸附在石墨台阶等缺陷处，首先形成初纤维（中间体），再形成纤维，纤维之间可以交织在一起形成螺旋状结构。这些结果为研究β－淀粉样蛋白的凝聚过程提供了重要线索。     

二维碳石墨炔研究进展与展望

石墨炔是由二炔键将6个苯环共轭连接形成的具有二维平面网络结构的全碳分子,其sp与sp2杂化态的成键方式决定了它的独特分子构型,使其具有优异的电学、光学和光电性能,在信息技术、电子、能源、催化以及光电等领域具有潜在、重要的应用前景.自2010年被成功合成后,石墨炔的研究吸引了不同领域科学家的广泛关注,已经在石墨炔的理论预测、合成方法及应用方面开展了大量研究工作,使石墨炔研究稳定地进入了一个较快发展时期,并正在形成了一个新的研究热点和领域.本文总结了石墨炔近3年来的最新研究成果,重点描述了石墨炔的电学、电化学和催化性质及功能化等方面的研究进展,并对未来的研究进行了展望.     

人造金刚石单晶生长碳源问题的探讨

利用线膨胀系数和弹性常数计算了金刚石和石墨在高温高压下的晶格常数, 根据固体与分子经验电子理论(EET)计算了金刚石、石墨以及它们主要晶面的价电子结构. 以程氏理论(TFDC)提出的原子界面边界条件为判据, 分析了金刚石和石墨主要晶面之间电子密度的连续性, 发现其在一级近似条件下均不连续, 不满足金刚石晶体生长的边界条件. 分析得知, 在高温高压触媒法合成金刚石单晶生长过程中, 所需的碳源并非直接来自石墨, 从电子结构角度对金刚石单晶的生长机制进行了探讨.     

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,     

人造金刚石专用石墨材料座谈会

人造金刚石专用石墨材料座谈会于1973年12月10—16日在长春召开。会议由第一机械工业部科技局委托郑州磨料磨具磨削研究所党委和吉林大学党委共同负责筹备。参加座谈会的有生产石墨和使用石墨制造金刚石的工厂、科研部门、高等院校等二十多个单     

锂在低温热解碳材料中的插入机理

低温热解碳材料具有高于石墨理论容量的插锂能力,表现出不同石墨的电化学插锂行为,可望用于高能锂电池。在回顾石墨插入式化合物插锂机理的基础上,介绍现有各种关于低温热解碳插锂机理的模型,着重评述各插锂模型的合理及不足之处。结合已有的研究结果提出新的低温热解碳插锂模型,指出进一步研究低温热解碳插锂机理的设想。     

含有微量硼元素的石墨对金刚石合成影响的研究

实验表明,在合成原料石墨中掺杂含硼材料可以合成出含硼金刚石。因此,了解这些摻杂物对高温高压金刚石合成过程及其存在形式和特征,对于进一步研究这种金刚石的形成机理以及有关性能方面的一些问题和对原料石墨进行选择是十分必要的。本文报道掺杂硼化物原料石墨合成金刚石的若干研究简况。     

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.     

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     

在高温状态下TG64型石墨的碳—碳键长及力常数的研究

一、引言 石墨在高温下的特性已有许多人利用X光衍射的方法进行了研究。Fitzer给出了利用石墨平面内碳原子间E_(2g)振动模的频率来计算sp~2键的键长公式,该模型在常温下与实际符合的较好,但在高温下是否适用呢?本文利用X光衍射和拉曼光谱研究了用于合成人造金刚石的TG 64型石墨在高温下键长随温度的变化规律,指出用Fitzer模型在高温下计算石     

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。