从碳家族的分类看零维、一维和二维碳纳米材料

来源：广州宏武材料科技有限公司 专业纳米碳材料厂家    发布时间：2018-01-16浏览量：次

      长期以来，人们只知道碳的同素异形体有三种：金刚石、石墨和无定形碳。但是在过去的三十年的时间里，从零维的富勒烯，一维的碳纳米管，到二维的石墨烯不断被发现，新型碳纳米材料不断吸引着世界的目光。碳纳米材料按其空间维度受纳米尺度的约束程度可以分为三类: 零维，一维和二维碳纳米材料。

      零维纳米材料（0-dimensional nanomaterials）是指在空间三维尺度方向均在纳米尺度的物质，如纳米颗粒、原子团簇和量子点等，一般由少量原子和分子组成。零维碳纳米材料有很多，比如炭黑，纳米金刚石，纳米富勒烯C60，碳包覆纳米金属颗粒等。
      C60一经发现，化学家们就开始探索它们应用于催化剂的可能性。目前，富勒烯及其衍生物在催化材料领域的研究主要包括以下三方面：(1)富勒烯直接作为催化剂；(2)富勒烯及其衍生物作为均相催化剂使用；(3)富勒烯及其衍生物在多相催化剂中的应用。
      碳包覆纳米金属颗粒是一种新型的零维纳米碳-金属复合材料。由于碳壳的限域和保护作用，可以将金属粒子禁锢在很小的空间内，并使包覆其中的金属纳米粒子免受外界环境的影响而稳定存在。这种新型的零维碳-金属纳米材料具有奇特的光电磁性质，在医疗、磁记录材料、电磁屏蔽材料、锂电池电极材料和催化材料等领域具有十分广泛的应用前景。

      一维碳纳米材料（1-dimensional carbon nanomaterials）是指电子仅在一个非纳米尺度方向上自由移动，而这运动是直线的。一维碳材料的典型代表是碳纳米管，碳纳米纤维等。二者的区别可以根据材料的直径来区分，也可以根据材料的石墨化程度的不同来定义。根据材料直径区分的意思是：直径D在50nm以下，内部为中空结构通常被称为碳纳米管，而直径在50-200nm范围的，多是由多层石墨片卷曲而成，不具有明显的中空结构，则常常被称为碳纳米纤维。根据材料的石墨化程度的不同来定义是指，将石墨化程度较好的、石墨片层定向平行于管轴排列的材料称为碳纳米管，而将石墨化程度较低或没有石墨化结构、石墨片层排列杂乱无章的，中间存在空心结构的材料甚至多壁碳纳米管都划分为碳纳米纤维。当然，各种文献中对于碳纳米管和碳纳米纤维的区分也并不明显。我们认为，不论碳纳米材料的石墨化程度如何，我们根据有无空心结构来区分碳纳米管和碳纳米纤维，即定义存在空心结构的一维碳纳米材料为碳纳米管，将没有空心结构的或者空心结构不明显的一维碳纳米材料为碳纳米纤维。

      二维碳纳米材料。石墨烯是二维碳纳米材料的代表。以石墨烯为代表的二维功能材料近年来炙手可热，这个明星材料在力学、电学、热学和磁学等方面显示出令人惊异的独特性能。从结构上看，石墨烯是组成其他碳材料的基本单元：它可以翘曲成零维的富勒烯，卷曲成一维的碳纳米管，以及堆垛成为三维的石墨。

      综上所述，碳纳米材料一直是纳米科学技术研究中的热点，并已取得了重要的研究进展，由于其具有独特的结构及优异的物理化学性能，使其在锂离子电池材料、光电材料、催化剂载体、化学及生物传感器、储氢材料及超级电容器材料等方面都备受关注。广州宏武材料科技有限公司---纳米碳材料的产业化先行者，是国内率先实现碳纳米管等多种纳米碳材料工业化生产和应用的厂家，品质全球领先，生产的纳米碳材料已经被出口到世界各地，反响不错。宏武纳米的发展立足国家发展战略，模块化管理，坚持以市场为导向，以技术为驱动，以满足客户合理诉求为己任，为中国制造业实力的提升而不懈努力。

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