浅析碳纳米材料的化学性质范文

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一、零维碳纳米材料

制备洋葱碳是一个非常困难的工作，其制备方法非常少，仅有几种方法如电子束辐照法和直流电弧法。洋葱碳具有很强的催化性能，其可以作为氧化脱氢催化剂进行催化。据科学家们研究发现，在同等质量下，洋葱碳具有较高的数目活性中心，这也使其催化性能要好过其他催化剂。但是受到了制备方法控制难以及产物的纯度较低的缺点影响，想要对洋葱碳材料进行宏量制备是无法做到的。也正因为这样，洋葱碳材料无法被有效应用在多相催化领域。

所谓纳米金刚石，指的是均粒径为纳米量级的金刚石微粉，其具有纳米粒子和超硬材料两种特性，是一种新型碳纳米材料。纳米金刚石材料的生产是近些年刚刚兴起的。也正因为如此，对其的制备方法十分不完善，并没有被有效利用于催化剂领域。相关实验证得，如果将甲醇分解，并在空气下将其催化剂进行处理，就会使催化剂拥有非常强烈的反应活性。此外，当进行乙苯脱氢制苯乙烯的反应时可以发现，无论是纳米金刚石还是碳纳米管，它们的催化活性都是非常高的。由此可见，石墨的结构并不会对催化活性起着决定性作用。

二、一维碳纳米材料

简单地说，一维纳米材料指的是当空间上的两个维度在纳米范围的碳材料，碳纳米纤维和碳纳米管就是这种材料的最好代表。关于近几年来碳纳米纤维和碳纳米管在多相催化领域应用的最新进展如下所示。

1碳纳米纤维（CNF）s的制备及相关问题

在进行VGCFs生产时，一般采用苯、甲烷等小分子的有机化合物作为主要的碳源。而碳纳米纤维通常主要是通过小分子气相生长碳纤维（VGCFs）催化裂解制备的，且催化剂主要采用金属铁、钴、镍等以及它们的合金或化合物。这种材料的制备方法有有基板法和流动法两类。

2碳纳米管（CNT）s的发现及其在多相催化中的应用

碳纳米管是一种非常重要的材料，该材料的发现在科学界引起了轰动。科学家们充分利用了碳纳米管的表面积大的特点以及稳定性强等特点，有效地促进了钴金属的分散，进而成功使钴团簇的尺寸减小。

三、二维碳纳米材料

所谓的二维纳米碳材料指的是那些在空间范围内仅仅有一维处于纳米尺度范围内的碳纳米材料。

1二维石墨烯（graphene）及其在多相催化中的应用

石墨烯的组成结构十分独特，其是由碳原子六角形网格形成的单层二维片层。石墨材料的有很多的优点，比如其吸附性质很强，导电导热的性能好等。而石墨烯的这些优点也使其具备了成为有效催化剂的条件。石墨烯尺度范围在微米级，其等效于一种分子性能非常高的材料，也正因为如此，石墨烯也被人们看做是最为方便回收的类均相催化剂。

2碳纳米墙（carbonnanowal）l及其在多相催化中应用

二维碳纳米墙的制备方法很简单，其可以通过微波等离子体增强化学气相沉积（MPECVD）法、热丝化学气相沉积（HFCVD）等方法来进行制备。纳米墙的表面积是非常大的，而其非常适合被用于催化剂载体，特别是燃料电池电催化剂载体。在进行碳纳米墙制备工作时，一般是可以直接进行而不需要添加催化剂的。也正因为如此，碳纳米墙制备省去了去除剩余残存催化剂的环节，而这也成为其一个很好的优点，得到了人们的一致看好。（本文作者：张健单位：合肥学院化工系）