Tài liệu Các dạng thù hình carbon và carbon hoạt tính

1 NỘI DUNG I. Các Dạng Thù Hình Carbon Kim Cương Than Chì Graphene II. Carbon Hoạt Tính 2 I. Các Dạng Thù Hình Carbon 1. KIM CƯƠNG Cấu trúc tứ diện đều Liên cộng hoá trị Cấu trúc tinh thể kim cương 3 1. KIM CƯƠNG - Tinh thể có cấu trúc lập phương nên có tính đối xứng cao và chứa những nguyên tử cacbon bậc 4 bền vững rất cứng. - Kim cương là vật chất cứng nhất trong tự nhiên. - Kim cương có rất nhiều màu sắc: không màu, xanh lá cây, cam, đỏ, tím, hồng,…vì do trong kim cương chứa một lượng nhỏ tạp chất, 4 1. KIM CƯƠNG - Kim cương được tạo thành từ những khoáng vật có chứa cacbon ở nhiệt độ cao và áp suất rất lớn. - Áp suất khoảng 5- 6 gigaatm và nhiệt độ 900oC -1300oC - Đa số kim cương hiện nay là kim cương nhân tạo 5 ỨNG DỤNG CỦA KIM CƯƠNG • Kim cương tự nhiên thường dùng để làm trang sức. • Kim cương nhân tạo thường dùng : CN cắt, khoan... • Ngoài ra thì kim cương nhân tạo được thêm một ít Bo để tạo thành vật liệu bán dẫn. 6 ỨNG DỤNG CỦA KIM CƯƠNG 7 2. THAN CHÌ 0,142nm 0,34nm Cấu trúc lớp Cấu trúc tinh thể than chì Liên kết yếu giữa các lớp 2. THAN CHÌ Trong cấu trúc tinh thể của graphit, mỗi nguyên tử cacbon chiếm một obitan của lai hóa sp2 . Các điện tử obitan phân bố ngang qua cấu trúc lục giác của nguyên tử cacbon góp phần vào tính dẫn điện của 9 graphit. 2. THAN CHÌ - Than chì là khoáng vật có nhiều ở Trung quốc , Ấn độ , Brazil. - Khi khai thác thì ngoài than chì còn có các khoáng vật khác như thạch anh, canxit, mica, sắt, meteorit, và tourmalin. - Than chì là một chất dẫn điện là vật liệu để làm các điện cực của đèn hồ quang. 10 Ứng dụng trong công nghiệp  Sự liên kết yếu giữa các tấm trong than chì tính quan trọng trong các ngành công nghiệp khác - bột graphit được sử dụng như chất bôi trơn dạng khô.  Than chì không được dùng ở dạng nguyên chất như là vật liệu có cấu trúc vì tính dễ vỡ của nó, thuộc tính cơ học của các composit sợi cacbon và gang đúc xám chịu ảnh hưởng rất mạnh của than chì  Graphit cũng được sử dụng như là vỏ bọc (khuôn) và phần điều tiết trong các lò phản ứng nguyên tử.  Được sử dụng làm điện cực, ngòi bút chì, nguyên liệu đầu quan trọng để tổng hợp kim cương nhân tạo Quy trinh sản xuất bút chì 12 2. GRAPHENE - Graphene được phát hiện bởi Andre Geim and Kostya Novoselov vào năm 2004 . - Graphene là tấm phẳng dày bằng một lớp nguyên tử của các nguyên tử carbon với liên kết sp2 tạo thành dàn tinh thể hình tổ ong. - Chiều dài liên kết C-C là 0,142 nm. 13 2. GRAPHENE Graphen là phần tử cấu trúc cơ bản của một số thù hình bao gồm : Than chì, ống nanô carbon và fulleren. 14 2. GRAPHENE • Graphene là vật liệu có nhiều tính chất đặc biệt như dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, độ cứng rất lớn, trong suốt. • Tính chất cơ: – Graphene có cấu trúc bền vững ngay cả ở nhiệt độ bình thường. – Độ cứng của graphene lớn hơn rất so với các vật liệu khác (Cứng hơn cả kim cương và gấp khoảng 200 lần so với thép) • Tính chất điện và nhiệt: – Ở dạng tinh khiết, graphene dẫn điện nhanh hơn bất cứ chất nào khác ở nhiệt độ bình thường. – Graphene có thể truyền tải điện năng tốt hơn đồng gấp 1 triệu lần 15 2. GRAPHENE Tổng hợp graphene • • • • • • Phương pháp cắt vi cơ Phương pháp sử dụng băng keo Phương pháp bóc tách pha lỏng Phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học Phương pháp lắng đọng pha hơi nhiệt hóa học Phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học tăng cường plasma • Phương pháp Epitaxy chùm phân tử 16 2. GRAPHENE Sơ đồ tổng hơp Graphene 17 Ứng Dụng Của Graphen 18 Ứng Dụng Của Graphen 19 II. Carbon Hoạt Tính • Carbon hoạt tính chủ yếu là nguyên tố carbon (85-90%) ở dạng vô định hình (bột), một phần có dạng tinh thể vụn than chì. Ngoài carbon thì phần còn lại thường là tàn tro,chủ yếu là các kim loại kiềm và vụn cát). 20