化學(xué)前沿——碳材料課件

1、Zhang shuting scau2014化學(xué)前沿講座碳材料 “炭材料”一般指有機(jī)物炭化后形成的材料，如炭纖維、炭電極、活性炭等；“碳材料”則指含碳元素在99.9%以上的物質(zhì)，如碳納米管、碳60等 凡對應(yīng)元素C及其相關(guān)的衍生詞派生詞均用“碳”，如碳元素，碳鍵，二氧化碳等，而以含碳元素為主的其它物質(zhì)和材料則用“炭”，如煤炭、焦炭、炭黑、炭纖維等。碳和炭1956年，美國科學(xué)家尤里首先發(fā)表了在宇宙間元素分布的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)氫最多，氦次之，再次為碳、氮、氧，并且某一元素隨其原子量的增加而迅速減少，但到了鐵時(shí)又會(huì)突然增多，而比鐵原子量更重的元素則又逐漸減少。 碳從哪里來20世紀(jì)著名的四大模型宇宙學(xué)大爆炸模

2、型粒子物理學(xué)夸克模型生物學(xué)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型地質(zhì)學(xué)板塊模型碳原子是宇宙大爆炸后，在恒星熱核反應(yīng)中燃燒的 “灰燼”/home.php?mod=space&uid=526286&do=blog&id=407118編號為“BPM37093”星球“露西”鉆石和巴基球/home.php?mod=space&uid=526286&do=blog&id=414690 漫談?dòng)钪嬷械奶忌钪械奶奎c(diǎn)鐵成鋼 鋼是含碳量為0.032%的鐵碳合金，隨含碳量升高，碳鋼的硬度增加、韌性下降, 當(dāng)含碳量超過2%4.3%時(shí)，這一鐵碳合金又變成了硬而脆，但能耐壓、耐磨的生鐵 活性炭：廢水處理，吸附除臭碳的導(dǎo)電性、耐高溫性和耐腐

3、蝕 炸藥、印刷油墨、涂料、石墨電極 炭纖維 : 航空、民用19世紀(jì)是鐵器時(shí)代，20世紀(jì)是硅的時(shí)代， 而21世紀(jì)有可能是碳的時(shí)代！ 碳的同素異形體石墨金剛石人造金剛石富勒烯一維碳納米管二維石墨烯炭纖維有序中孔炭炭氣凝膠無定形炭碳還能繼續(xù)帶來新的驚喜嗎?碳有無窮無盡的同素異形體宇宙時(shí)空內(nèi)有豐富的碳單質(zhì)和碳的各種化合物，它們都是這些雜化碳原子的產(chǎn)物。 碳具有多種雜化狀態(tài) 碳同素異性體的平面三角形“相”圖 五員環(huán)(P)六員環(huán)(H) /home.php?mod=space&uid=526286&do=blog&id=424490一、碳材料怎么來？二、新型炭材料簡介 三、炭材料的表征方法一、碳材料怎么來？

4、1. 蒸：化學(xué)氣相沉積（CVD） 天然石墨、無煙煤等高碳固體，經(jīng)電弧加熱、等離子體分解、離子濺射等物理過程使碳蒸發(fā)成碳原子或使有機(jī)物熱解、脫氫、沉積生成各種碳材料。激光氣相沉積(LCVD)超高真空 CVD等離子體增強(qiáng)CVD射頻加熱化學(xué)氣相沉積(RF/CVD)、紫外光能量輔助化學(xué)氣相沉積(UV/CVD)天然氣、乙炔等低級烴類通過熱解或不完全燃燒后逐步“長”成縮合多環(huán)芳烴，然后形成炭黑 炭黑產(chǎn)量的90%被用于輪胎等橡膠工業(yè)中作補(bǔ)強(qiáng)材料（占一半的量），也被用于塑料（著色劑）、電工工業(yè)，還被用來制造油墨和油漆。在電極、干電池、電阻器、炸藥、化妝品及拋光膏中，它也是很重要的添加材料。 炭黑生長示意圖 炭

5、黑的生成炭黑粒子表面形成的各種含氧官能團(tuán)炭黑粒子的不同聚集類型炭黑的結(jié)構(gòu)模型由鱗片狀密集排列的石墨烯片層堆疊而成2. 燒：高溫固相炭化制備活性炭、炭氣凝膠、碳纖維、多孔炭等的常規(guī)方法在惰性氣氛中加熱升溫，使固相有機(jī)物（有機(jī)高分子材料）內(nèi)除碳以外的元素以小分子形式逸出（H2O,N2,CO等），使碳原子之間重排，變成準(zhǔn)石墨化結(jié)構(gòu)。炭化溫度300900炭化過程中，有機(jī)骨架中醚橋鏈和亞甲基橋鏈不斷地?cái)嗔?，剩余芳香環(huán)重新結(jié)合，逐漸形成類石墨碳片層大鍵共軛體系。高溫炭化的炭氣凝膠因表面氧化而存在一定量的酚羥基、醌基和酯基。 3. 煮：水熱法等葡萄糖水熱法制備納米碳球 碳質(zhì)中間相的形成及發(fā)展示意圖將高沸點(diǎn)有

6、機(jī)物、重質(zhì)油或?yàn)r青等在350以下液相炭化熱處理時(shí)，會(huì)完全變成高含碳的固體。在這一“煮燉”的過程中，有機(jī)物會(huì)熱解釋放出各種低分子的烴類、二氧化碳以及氫氣等氣體，與此同時(shí)其本身會(huì)通過芳構(gòu)化形成芳環(huán)，并進(jìn)而縮聚成平面的盤狀稠環(huán)芳烴大分子。/blog-526286-456017.html二、新型碳材料簡介碳纖維2. 多孔炭（炭氣凝膠，炭微球、介孔炭）3. 碳納米管4. 石墨烯碳纖維是一種以聚丙烯腈( PAN) 、瀝青、粘膠纖維等為原料, 經(jīng)預(yù)氧化、碳化、石墨化工藝而制得的含碳量大于90% 的高強(qiáng)、高模、耐高溫特種纖維。全世界碳纖維的80%來自PAN系，而20%來自瀝青和其他人造絲。1. 碳纖維世界上聚

7、丙烯腈基碳纖維的生產(chǎn), 現(xiàn)在已分化為以美國為代表的大絲束碳纖維和以日本為代表的小絲束兩大類。我國碳纖維的研制生產(chǎn)發(fā)展較慢。目前國內(nèi)碳纖維研究單位主要有中科院、山西煤化研究所、吉林石化、山東大學(xué)、北京化工大學(xué)等, 并且有多家企業(yè)擬建或正在建設(shè)碳纖維工業(yè)化裝置, 但性能均只能達(dá)到T300 水平, 且產(chǎn)量和質(zhì)量都很不穩(wěn)定。目前我國碳纖維90% 以上依賴進(jìn)口, 極大的制約了我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。項(xiàng)目T300T700T800HT1000超T1000拉伸強(qiáng)度3.53Gpa4.9Gpa5.49Gpa7Gpa9.25Gpa拉伸模量230Gpa220-240Gpa294Gpa290Gpa300Gpa斷裂伸長率1.

8、5%2.1%1.9 %2.3%3%體密度1.76g/cm31.80g/cm31.81g/cm31.81g/cm31.82g/cm3線密度66g/km（1k）66g/km（1k）碳含量93%93%93%93%93%纖度8m7.3m5.3m4.5m3.2m碳絲表面溝槽信息嚴(yán)重幾乎光滑較重幾乎光滑幾乎光滑PAN原絲平均孔度2030nm5nm 10nm 日本東麗公司CF指標(biāo)1架空客A380飛機(jī)要用CF約35噸，1架波音B787飛機(jī)也要用炭纖維約25噸。我國要投產(chǎn)國產(chǎn)化大飛機(jī)C919，據(jù)稱其中復(fù)合材料用量將占15%，炭纖維當(dāng)然也是必不可少的材料。炭纖維近十年來應(yīng)用的發(fā)展概況隨著強(qiáng)勁的市場需求與價(jià)格的攀升

9、，碳纖維的產(chǎn)能建設(shè)投資也連續(xù)增長，20052008年間，全球用于碳纖維產(chǎn)能的投資已突破8億美元。生產(chǎn)能力從3.3萬t上升到了6.5萬t，其中小絲束碳纖維占生產(chǎn)能力的75%左右。在小絲束碳纖維生產(chǎn)能力方面，日本的東麗、東邦和三菱人造絲三家占有絕對的優(yōu)勢，而大絲束碳纖維產(chǎn)能則集中在美國。幾個(gè)重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)：1.原絲生產(chǎn)；2.原絲預(yù)氧化；3.炭化；4. 石墨化目前國內(nèi)生產(chǎn)的聚丙烯腈纖維（腈綸, PAN）原絲及PAN碳纖維的質(zhì)和量的總水平較低，短期內(nèi)提高水平要下大功夫。碳纖維質(zhì)量低水平的關(guān)鍵問題是PAN原絲質(zhì)量未過關(guān)。用于制備碳纖維的PAN原絲要求：a)結(jié)構(gòu)均勻致密，纖維內(nèi)、外部的缺陷少; b)金屬等

10、雜質(zhì)含量低，溶劑殘留量低；c)纖維的超分子結(jié)構(gòu)規(guī)整,取向度高，結(jié)晶度高；d)纖維的物理機(jī)械性能優(yōu)異; e)纖維纖度小，直徑不勻率低; f)纖維的油劑或表面處理劑有利于原絲的預(yù)氧化和碳化等。國內(nèi)原絲金屬及機(jī)械雜質(zhì)含量高、質(zhì)量穩(wěn)定性差、變異系數(shù)大、毛絲多、分散性差、易粘結(jié)、表面處理不配套、可用性差等。 聚丙烯腈原絲的“燒”制過程及其結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化 炭纖維是怎樣“燒”成的？ /home.php?mod=space&uid=526286&do=blog&id=428746 隨處理溫度提高纖維中碳網(wǎng)面的形成2. 多孔炭微孔材料 50 nm炭氣凝膠：炭微球：有序介孔炭：硬模板法，軟模板法制備炭氣凝膠(Carbo

11、n Aerogels)是經(jīng)溶膠-凝膠、（超臨界）干燥及炭化過程制備的一種新型輕質(zhì)納米多孔無定形炭素材料。具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、光導(dǎo)性、絕熱性優(yōu)點(diǎn)：孔隙率高達(dá)8098% 典型孔隙尺寸小于50nm網(wǎng)絡(luò)膠體顆粒尺寸320nm比表面積高達(dá)6001000m2/g密度變化范圍0.050.80g/cm32.1 炭氣凝膠（Carbon Aerogel)大連理工大學(xué)的李文翠：酚類同分異構(gòu)物混合物（J）與甲醛（F）JF凝膠，成本低，周期短，但密度高于RF凝膠，比表面積也較RF凝膠略低美國的R.W. Pelaka：RF凝膠，成本高：間苯二酚（R）和甲醛（F） MF凝膠，密度大，比表面積未降低 ：密胺（M）和甲醛（F）

12、PF凝膠 ，成本低，周期短：熱塑性酚醛樹脂（P）和糠醛（F）中山大學(xué)材料所：制備出常壓干燥的炭氣凝膠有機(jī)單體 凝膠高分子 有機(jī)凝膠2.2 炭微球 (Carbon Sphere)Miniemulsion Polymerization（乳液聚合）hydrothermal Synthesis（水熱合成）core-in-hollow-shell spherescarbon microspheremetalcarbon制備方法：種類Core/shell morphologyTemplate route (模板法）Carbon microsphere_Carbon 43 (2005) 19441953La

13、rge-scale synthesis and characterization of carbon spheres prepared by direct pyrolysis of hydrocarbonsHydrothermal preparation of carbon microspheresfrom mono-saccharides and phenolic compoundsCarbon48(2010)1990-1998Preparation of Monodisperse, Submicrometer Carbon Spheres by Pyrolysis of MelamineF

14、ormaldehyde Resinsmall 2006, 2, No. 7, 859 863small 2006, 2, No. 7, 859 863SEM images of MF microspheresmetalcarbonChem. Mater., 2006, 18 (11):26482655SnC , PdC , NiC , CoC: _FeC，CoC，NiC:AgCLangmuir 2005, 21, 6019-6024Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 597 601CoC: Carbon,2006,44(14):2943-2949Materials

15、Science and Engineering A,2000,286:157160Catalysis Communications 2009, 11:290293Langmuir 2005, 21, 6019-6024AgC Core/ShellApplications in optical nanodevices and biochemistryhydrothermal Synthesis methodglucose-Reducing agent -Source of carbonaceous shellsLangmuir 2005, 21, 6019-6024Raman spectra o

16、f carbon spheres: a) unloaded with noble metal b) loaded with Ag nanoparticles. GC: graphitic carbon,AC: amorphous carbonAs a highly efficient plasmonic photocatalystApplication of carbon-encapsulated metal nanoparticlesAs drug delivery, biodiagnostics, combinatorial synthesis, and photonic band-gap

17、 crystalsEnhance their pH and temperature stability, and enable easy separation from reaction media for reuseResearch on Advanced Materials for Li-ion BatteriesAdv. Mater. 2009, 21, 45934607Synthetic scheme of tin nanoparticles encapsulated elastic hollow carbon spheres (TNHCs).Adv. Mater. 2008, 20,

18、 11601165Lithium-Ion BatteriesTNHCs, 74 wt % tin and 26 wt % carboncore-in-hollow-shell spheres2.3 有序介孔炭 (ordered mesopore carbon)Ordered Mesoporous Carbons Enriched with Nitrogen: Application to Hydrogen StorageJ. Phys. Chem. C 2010, 114, 86398645silica template (SBA-15),Synthesis of New, Nanoporou

19、s Carbon with Hexagonally Ordered MesostructureJ. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 10712-10713Carbon50(2012)476-487: （resorcinol and hexamine 制備中孔有序炭）J. AM. CHEM. SOC. 2005, 127, 13508-13509OMC was first reported in 1999(hard template methed)Chem. Mater. 2008, 20, 72817286Ryoo, R.; Joo, S. H.; Jun, S. J. P

20、hys. Chem. B 1999, 103, 7743.Chem. Mater. 2008, 20, 72817286SBET:1210m2/gVpore:1.10cm3/g多孔炭的用途 環(huán)境治理：氣體和水凈化的關(guān)鍵材料 電化學(xué)雙層電容器， 鋰電池負(fù)極材料 催化劑的載體 有機(jī)生物分子吸附載體 高靈敏生物傳感器電極水凈化裝置催化劑的載體3. 碳納米管碳納米管的發(fā)現(xiàn)1985年，英國薩塞克斯大學(xué)的波譜學(xué)家克羅托（H. W.Kroto）和美國萊斯大學(xué)斯莫利Richard E. Smalley （1996年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者）發(fā)現(xiàn)了富勒烯1991年1月，日本筑波NEC實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家飯島澄男（Iiji

21、ma Sumio）使用高分辨率電鏡從電弧法生產(chǎn)的碳纖維中發(fā)現(xiàn)多壁碳納米管。(Multi-walled Carbon Nanotubes)1993年，美國IBM公司Almaden實(shí)驗(yàn)室Bethune等人和Iijima同時(shí)報(bào)道了觀察到單壁碳納米管(Single-walled Carbon Nanotubes)碳納米管的結(jié)構(gòu)碳納米管又叫巴基管，由單層或多層石墨片繞中心按一定角度卷曲而成的無縫、中空納米管。不同旋轉(zhuǎn)角度的碳納米管模型和多壁碳納米管的透射電子顯微鏡照片多壁碳納米管單壁碳納米管單壁碳納米管的特性碳納米管的抗拉強(qiáng)度達(dá)到50200GPa，比同體積鋼的強(qiáng)度高100倍，重量卻只有后者的1/6到1/

22、7。 彈性模量可達(dá)1TPa，與金剛石的彈性模量相當(dāng)，約為鋼的5倍。 具有理想結(jié)構(gòu)的單層壁的碳納米管，其抗拉強(qiáng)度約800GPa強(qiáng)度最高的纖維碳納米管太空電梯構(gòu)想圖美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室合成的最強(qiáng)碳納米管纖維。4. 石墨烯 (Graphene)2010年，Geim和Novoselov因?yàn)槭?(2004年的工作）獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 由單層的碳原子緊密排列成二維的蜂巢狀六元環(huán)的一種物質(zhì)。和金剛石、石墨、富勒烯、碳納米管及無定形碳一樣，是一種單純由碳元素構(gòu)成的物質(zhì)（單質(zhì)）。目前單層、雙層、多層（3-10層）三種都可算是二維石墨烯材料，而超過10層的就被認(rèn)為是石墨薄膜。獨(dú)特性質(zhì)：導(dǎo)電導(dǎo)熱，透光致

23、密“目前已知的、世界上最薄的材料，也是有史以來所見過的、最結(jié)實(shí)的材料” 富勒烯C60碳納米管石墨石墨烯層間距0.335納米分子間作用力小1. 機(jī)械剝離法石墨烯的制備將高定向熱解石墨置于氧離子束中轟擊，去掉表面污染物，再采用膠帶反復(fù)互粘，直到膠帶紙上剩余的石墨層僅有幾個(gè)原子層厚度，最后將帶有100或300nmSiO2層的硅單晶在一定壓力下緊壓在膠帶表面，獲得層數(shù)較小的石墨烯。優(yōu)點(diǎn)：簡單，不易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)缺陷，易保持分子結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：費(fèi)時(shí)費(fèi)力，難以精確控制，難于大規(guī)模制備。剝離石墨烯的光學(xué)特征 2. 金屬襯底外延法通過將乙烯分子吸附在Ru襯底表面，在高溫（約1450）熱分解，獲得高質(zhì)量石墨烯，均勻分布在襯

24、底表面。 金屬襯底上的石墨烯需要從襯底剝離才能作為母材制備器件，在應(yīng)用中存在很大挑戰(zhàn) 高質(zhì)量，石墨烯沿臺階連續(xù)分布，面積達(dá)毫米量級 碳化硅外延石墨烯熱分解方法 相同溫度下，Si的蒸汽壓要遠(yuǎn)大于C的蒸汽壓，通過SiC表面熱分解，使得Si原子揮發(fā)而剩余碳原子重構(gòu)得到石墨烯。這種方法得到的石墨烯明顯依賴于襯底的結(jié)晶狀態(tài)和晶面結(jié)構(gòu) 。超高真空下碳化硅襯底上石墨烯的外延生長，面積為納米量級但遷移率高載流子遷移率達(dá)到了27000cm2V-1s-1，載流子擴(kuò)散常數(shù)0.3m2/s， 彈性平均自由程600nm。 很有前途的一種制備方法 3. 化學(xué)氧化剝離法氧化石墨還原法制備石墨烯 面積很大，層數(shù)可控，但質(zhì)量較差

25、 1）利用KMnO4、KClO3等氧化劑與硫酸、硝酸等強(qiáng)酸對石墨進(jìn)行氧化插層，接著以超聲等手段將其分散為單層，得到氧化石墨烯；2）采用熱還原、溶劑熱還原、化學(xué)還原等方法還原氧化石墨烯最終得到石墨烯。由于強(qiáng)氧化作用導(dǎo)致石墨的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)被破壞，氧化石墨烯電絕緣。必須還原后恢復(fù)其導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。氧化石墨烯表面含有大量含氧基團(tuán)，可均勻分散在水中，形成棕色或黑褐色的膠體。表面帶有大量的負(fù)電荷，并通過這些電荷之間的靜電斥力維持了氧化石墨烯在水中的穩(wěn)定性。4. 碳納米管展開法 碳納米管在硫酸和高錳酸鉀侵蝕條件下獲得的石墨烯條帶 條帶產(chǎn)量有限，且條帶寬度不可控 新報(bào)道：Growth of graphene fro

26、m solid carbon sources/nature/journal/v468/n7323/full/nature09579.html采用PMMA、蔗糖（table sugar）等固態(tài)碳源，催化劑基底仍然是銅箔。首先將PMMA薄層spin-coating在銅箔表面，升溫到8001000，在保護(hù)還原氣氛（H2/Ar）下保溫?cái)?shù)分鐘后，即可銅箔表面生成一層均勻的石墨烯。 Nature, 2010, 468, 549 Rice大學(xué)James M. Tour小組 2014年4月刊發(fā)在nature的一篇文章：Coleman 團(tuán)隊(duì)利用石墨粉和一種類似于肥皂水洗滌液的溶劑進(jìn)行混合攪拌生成石墨烯，可以達(dá)到

27、5g/h的生產(chǎn)率。洗滌液的用量、配方影響石墨細(xì)粒的分布尺寸及摻雜情況。/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat3944.html 研發(fā)成為熱點(diǎn)，仍需不斷努力5000元/g，黃金價(jià)格的15倍目前全世界還無法實(shí)現(xiàn)石墨烯的規(guī)?；a(chǎn) 一旦做大，表面有皺紋，變得坑坑洼洼，很難成為嚴(yán)格的二維平面。各種制備方法得到的石墨烯都有缺陷，容易丟失碳原子美國能源部的lawrence伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的Fisher和他的同事們便著手開發(fā)一種從小到大合成石墨烯的方法：利用伯克利教授Robert Bergman原創(chuàng)的反應(yīng)，將線性鏈狀的碳原子轉(zhuǎn)化為延展的六邊形平面（即聚芳烴）。要使這個(gè)方法

28、可行，第一個(gè)要求便是將反應(yīng)可控化。最新報(bào)道：/news/2013-05-first-ever-high-resolution-images-molecule-reforms.html原子力顯微鏡:AFM（atomic force microscope)當(dāng)非接觸式原子力顯微鏡的單原子探針在樣品上方恒定高度下來回移動(dòng)時(shí)，它“感知”到樣品表面電子力的變化。由此帶來的探頭變化被激光束檢測并用電腦成像。原子探針擴(kuò)展：微觀世界的探索光學(xué)顯微鏡：可見光，微米尺度。尺寸小于可見光波長的物體，光學(xué)顯微鏡無能無力。電子顯微鏡：電子也具有波動(dòng)性，高速運(yùn)動(dòng)的電子的波長遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于可見光，通常在0.1-0.01納米的范圍。

29、需要高真空環(huán)境，不能觀察氣體和液體樣品。掃描電子顯微鏡：材料表面導(dǎo)電處理，噴金。原子力顯微鏡：用探針感知物體的結(jié)構(gòu)，間接測量原理透射電鏡：電子束投射到非常薄的樣品上，原子碰撞而改變方向，產(chǎn)生立體角散射2009年，烏克蘭的科學(xué)家第一次成功地直接看到了原子內(nèi)部電子云的結(jié)構(gòu)。用精度極高的場效應(yīng)顯微鏡觀測單一原子，看到了球形的基態(tài)S軌道和激發(fā)態(tài)的P軌道電子云。2009年，IBM的科學(xué)家利用原子力顯微鏡（掃描隧道顯微鏡的改進(jìn)型）首次看到了一個(gè)并五苯分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)石墨烯的應(yīng)用前景 超導(dǎo)晶體管：石墨烯的電荷載體有高遷移率，其開關(guān)時(shí)間有可能縮減到10-13秒以下，并且能在太赫磁的超高頻率下運(yùn)行。目前，集成電路

30、晶體管普遍采用硅材料制造，當(dāng)硅材料的尺寸小于10納米時(shí)，用它制造出的晶體管穩(wěn)定性變差。而石墨烯可以被刻成尺寸不到1個(gè)分子大小的單電子晶體管。此外，石墨烯高度穩(wěn)定，即使被切成1納米寬的元件，導(dǎo)電性也很好。因此，普遍認(rèn)為石墨烯將會(huì)最終替代硅，從而引發(fā)電子工業(yè)革命。 生長在銅箔上的石墨烯轉(zhuǎn)移到PET薄膜的過程示意圖 石墨烯觸摸屏 石墨烯觸摸屏的工作原理示意圖 三、 炭材料的表征方法1. 電鏡（SEM,TEM)，如何制樣，觀察？螺旋碳管炭微球TEM：CA；Ag/CATEM: 中孔有序炭IUPAC的六類等溫線Relative pressureVolume Adsorbed類型I: 表示在微孔吸附劑上的吸

31、附情況，Langmiur型曲線，低相對壓力下向上凸，吸附劑的孔徑只比N2略大時(shí)的單分子層吸附。2. N2吸附（等溫線，比表面積、孔徑分布）類型II:反S型吸附等溫線，表示在非多孔性固體表面或大孔吸附劑上的吸附情況，吸附劑與吸附質(zhì)之間存在較強(qiáng)的相互作用；類型III:反Langmiur型吸附等溫線（曲線下凹），表示在大孔吸附劑上的吸附情況，同時(shí)，吸附劑與吸附質(zhì)之間存在弱的相互作用；類型IV:表示在中孔吸附劑上吸附質(zhì)與吸附劑之間存在較強(qiáng)的相互作用；由于發(fā)生毛細(xì)管凝聚，出現(xiàn)滯留回環(huán)。類型V:表示在中孔吸附劑上吸附質(zhì)與吸附劑之間存在較弱的相互作用；類型VI:表示表面均勻的非多孔吸附劑上的多層吸附情況。I

32、UPAC滯留回環(huán)的分類狹窄，豎直方向近于平行，孔分布窄狹窄，狹長裂口型孔寬大，脫附比吸附陡峭具有較寬的孔徑和較多樣的孔型分布的多孔材料狹窄，吸附脫附近乎平行IVtype H2hysteresis loop (mesopores)Carbon 47(2009)916-918吸附回線往中間部位移動(dòng)，孔徑減小，中孔體積增加The isotherm has a sharp slope at relative pressure from 0 to 0.1, which can be attributed to the presence of micropores, and a small slope a

33、t relative pressure from 0.4 to 0.8, which indicates a broad pore-size distribution in the mesopore range.The BET surface areas and pore size:Mon-C-g: 377.9，9.5nm(A)Fiber-C-g: 593.0，6.1nm(B)Film-C-g: 569.1，5.5nm(C)the XRD pattern (Figure 5A-a) of as-made FDU-15-C16 shows only one poorly resolved shoulder peak, while the SAXS pattern (Figure 5B-a) reveals four resolved diffraction peaks whic