所謂“碳合金”,是以碳原子的集合體為主體的多成分系構成,在它們的構成單位之間,存在著有物理的、化學的相互作用的材料,但認為不同的雜化軌道的碳是不同的成分系。簡單地說,碳合金就是指由不同化學鍵合的碳組合而成的碳材料,或炭晶體中導入異類原子后的碳材料。像C/C復合材料一類的微觀復合材料,其實質是通過化學性質改變界面來控制其力學行為,不是真 正意義上獨立存在的。因而復合材料也屬于碳合金。若碳合金中有納米單元,則可認為是納米碳合金。目前正在研究的納米碳合金包括以下幾類。
1.含納米孔的碳合金
用內部合金化的方法可以對納米結構進行控制,利用聚合物在石墨層間合金化,可以創造納米空間。如在層間化合物CsC24插入C2H1,氧化除去Cs后便可得到具有納米空間的碳合金,選擇性的對活性碳纖維(ACF)表面和內部進行化學修飾可以得到ACF細孔的功能材料。采用離子束在活性碳纖維細孔內表面黏結TiO2薄膜,可以綜合利用活性炭的濃縮作用和TiO2薄膜的光催化劑作用,所得到的TiO2/ACF復合材料可作為一種有效去除水中有機物的環境凈化新材料。
目前,多孔碳材料的細孔結構控制技術尚不成熟。在日本,主要采用2種控制方法,一個是鑄型炭化,是使炭化過程在無機物的納米尺度空間內進行,之后除去鑄型的無機物而得到碳材料。通過對鑄型結構的精密控制,進一步對炭的細孔結構進行準確控制。另一種方法是利用碳原料聚合物的化學變換的方法,在聚合物中引入設計好的具有納米尺度的不均勻結構,利用聚合物與不均勻結構的反應性的差異,對細孔的結構進行控制。此時若利用含異種元素的聚合物進行合金化,則可能在多孔碳材料的納米尺度上控制細孔結構。
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