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碳材料科學

  • 作者：編者:劉曉旭//馮雷//張新孟//吳君|責編:郭鵬飛
  • 出版社：西安交大
  • ISBN：9787569334340
  • 出版日期：2025/04/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：259
人民幣：RMB 49.8 元      售價：元
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內容大鋼
    本書是為材料、化工與環境相關專業的本科生、研究生和從事碳材料相關領域的工程技術人員提供的一本基礎教程。結合編者們多年的教學與科研實踐，全書共分為6章：第1章主要講述碳材料的分類及發展簡史。第2章則主要介紹各種碳材料的基本化學鍵結構、碳層單元排布及納米織構等基礎知識；描述了各種碳材料的常用製備方法及包括碳層間距、微晶尺寸、磁致電阻等表徵各種碳材料結構與性能的基本參量。歸納總結了碳材料中的各種雜原子摻雜規律及其高結晶碳材料的石墨化規律。第3章的主要內容包括人造石墨與天然石墨、凝析石墨、高定向熱解石墨，硬碳與軟碳、活性碳、柔性石墨紙、炭黑與類玻璃碳等各種傳統碳材料。第4章從富勒烯的發現歷史、富勒烯的製備方法、分離提純技術、富勒烯的結構與表徵分析方法及富勒烯的物理化學性質和應用領域等方面全面介紹了富勒烯相關的基礎知識，加深讀者對富勒烯的認識和理解。同時該章節的內容可為從事富勒烯應用開發工作的讀者提供參考，激發人們對富勒烯領域尚未解決的關鍵科學和技術問題的深刻思索，進一步推進富勒烯的基礎研究和產業化應用。第5章主要包括碳納米管的結構、性能、製備及其應用，從分析碳納米管的種類與結構出發，介紹碳納米管的性能與缺陷之間的關係，重點闡述碳納米管的製備技術和生長控制機理，以及碳納米管產品的純化與功能化處理，並講述了碳納米管的實際與潛在應用、存在問題和展望。本章從內容上力求簡明扼要，抓住本質與精華，通過列舉典型實例講解碳納米管結構、製備與性能之間的內在聯繫，書中一些實例也是編者科研工作的成果，方便學生對碳納米管基礎知識的快速掌握。第6章以「石墨烯」為關鍵詞，在吸收概括本領域知名學者的研究成果的基礎上，同時融入作者自己的相關研究工作撰寫而成。簡要介紹了石墨烯、石墨烯納米帶、石墨烯量子點及石墨炔的結構與性能、製備方法、分析測試技術及潛在應用領域等。
作者介紹
編者:劉曉旭//馮雷//張新孟//吳君|責編:郭鵬飛
目錄
第1章  碳材料概論
  1.1  碳材料簡介
  1.2  碳材料簡史
  1.3  碳材料分類
    1.3.1  傳統碳材料
    1.3.2  新碳材料
    1.3.3  納米碳
  1.4  本章小結
  參考文獻
第2章  碳材料科學基礎
  2.1  碳材料的化學鍵結構
  2.2  碳材料結構單元排布
    2.2.1  碳層堆疊
    2.2.2  結構表徵
  2.3  傳統的碳化法製備碳材料
    2.3.1  碳化和石墨化
    2.3.2  碳層排布
  2.4  碳材料製備
    2.4.1  傳統碳材料的製備
    2.4.2  模板法
    2.4.3  聚合物混合法
    2.4.4  靜電紡絲法
    2.4.5  壓力碳化
    2.4.6  高產率碳化
    2.4.7  低溫碳化
  2.5  碳材料中雜原子摻雜
    2.5.1  雜原子摻雜的可能
    2.5.2  碳的插層化合物
    2.5.3  碳材料中的B與N摻雜
  2.6  高結晶碳材料製備方法——碳材料石墨化
    2.6.1  結構參數
    2.6.2  石墨化行為
  2.7  本章小結
  參考文獻
第3章  傳統碳材料概論
  3.1  人造石墨與天然石墨
    3.1.1  人造石墨的生產
    3.1.2  人造石墨的典型應用
    3.1.3  天然石墨
  3.2  凝析石墨
  3.3  高定向熱解石墨（HOPG）
  3.4  由聚?亞胺薄膜衍生的石墨薄膜
  3.5  硬碳與軟碳
    3.5.1  硬碳
    3.5.2  軟碳
  3.6  活性炭
    3.6.1  活性炭纖維
    3.6.2  分子篩碳
    3.6.3  雙電層電容器用多孔碳
    3.6.4  合成不同孔隙結構活性炭的新技術

    3.6.5  大孔碳
  3.7  柔性石墨紙
  3.8  炭黑
  3.9  非石墨化碳與類玻璃碳
    3.9.1  結構特點
    3.9.2  類玻璃碳特性
    3.9.3  類玻璃碳的製備
  3.10  本章小結
  參考文獻
第4章  新碳材料——富勒烯
  4.1  富勒烯簡介
  4.2  富勒烯的結構
    4.2.1  富勒烯的結構特點
    4.2.2  歐拉定律和獨立五元環規則
  4.3  富勒烯的分類
    4.3.1  內嵌富勒烯
    4.3.2  雜富勒烯
  4.4  富勒烯的製備方法
    4.4.1  激光蒸發石墨法
    4.4.2  電弧放電法
    4.4.3  苯火焰燃燒法
    4.4.4  催化熱分解法
    4.4.5  有機合成法
  4.5  富勒烯的提取和分離
    4.5.1  富勒烯的提取
    4.5.2  富勒烯的分離
  4.6  富勒烯的結構表徵
    4.6.1  質譜分析法
    4.6.2  核磁共振分析法
    4.6.3  振動光譜分析法
    4.6.4  X射線衍射分析法
  4.7  富勒烯的物理性質
    4.7.1  溶解性
    4.7.2  光譜性質
    4.7.3  磁性
    4.7.4  超導性質
  4.8  富勒烯的化學性質
    4.8.1  富勒烯中的化學鍵和化學反應
    4.8.2  氧化和還原反應
    4.8.3  親核加成反應
    4.8.4  自由基加成反應
    4.8.5  環加成反應
    4.8.6  配位反應
    4.8.7  富勒烯金屬包合物
    4.8.8  富勒烯的高分子化學
    4.8.9  富勒烯的超分子化學
  4.9  富勒烯及其衍生物的應用
    4.9.1  催化領域
    4.9.2  太陽能電池領域
    4.9.3  生物醫學領域

  參考文獻
第5章  一維碳納米管結構、性能及其應用
  5.1  碳納米管的發展歷史
  5.2  碳納米管的分類
    5.2.1  按管壁層數分類
    5.2.2  按形態分類
    5.2.3  按手性分類
  5.3  碳納米管的性能和缺陷
    5.3.1  碳納米管的力學性能
    5.3.2  碳納米管的電學性能
    5.3.3  碳納米管的熱學性能
  5.4  碳納米管的微結構和宏觀體
    5.4.1  碳納米管的微結構
    5.4.2  碳納米管的宏觀體
  5.5  碳納米管的製備方法
    5.5.1  電弧放電法
    5.5.2  激光蒸發法
    5.5.3  化學氣相沉積法
    5.5.4  其他合成方法
  5.6  碳納米管的生長控制
    5.6.1  生長機理
    5.6.2  催化劑尺寸對管徑的影響
    5.6.3  碳源種類對管徑的影響
    5.6.4  氣相組分對管徑的影響
    5.6.5  生長溫度對管徑的影響
  5.7  碳納米管的純化
    5.7.1  物理方法
    5.7.2  化學方法
    5.7.3  綜合純化法
  5.8  碳納米管功能化
    5.8.1  非共價鍵功能化
    5.8.2  共價鍵功能化
    5.8.3  內嵌功能化
  5.9  碳納米管的應用
    5.9.1  碳納米管在複合材料領域中的應用
    5.9.2  碳納米管在能源存儲領域中的應用
    5.9.3  碳納米管在功能器件領域中的應用
  參考文獻
第6章  新碳材料——石墨烯
  6.1  石墨烯結構與性能簡介
    6.1.1  碳的同素異形體
    6.1.2  從石墨到石墨烯
    6.1.3  石墨烯的電子結構
  6.2  石墨烯的製備方法
    6.2.1  「自上而下」合成法
    6.2.2  「自下而上」合成法
    6.2.3  其他製備方法
  6.3  石墨烯納米帶的製備方法
    6.3.1  石墨烯刻蝕法
    6.3.2  石墨烯裁剪法

    6.3.3  切割碳納米管法
    6.3.4  石墨熱剝離超聲離心分解法
    6.3.5  襯底表面生長法
  6.4  石墨烯量子點的製備方法
    6.4.1  酸性氧化裂解
    6.4.2  水熱/溶劑熱法
    6.4.3  電化學氧化法
    6.4.4  熱解或碳化有機化合物法
    6.4.5  逐步有機合成法
    6.4.6  綠色合成法
  6.5  石墨烯的結構表徵技術
    6.5.1  光學顯微鏡（OM）
    6.5.2  掃描電子顯微鏡（SEM）
    6.5.3  透射電子顯微鏡（TEM）
    6.5.4  掃描透射電子顯微鏡（STEM）
    6.5.5  拉曼光譜（Raman Spectra）
    6.5.6  原子力顯微鏡（AFM）
    6.5.7  掃描隧道顯微鏡（STM）
  6.6  石墨烯的基本性能及應用
    6.6.1  石墨烯作為離子和分子納濾膜
    6.6.2  石墨烯作為襯底控制生長半導體薄膜
    6.6.3  石墨烯在二次電池中的應用
    6.6.4  石墨烯應用於構建感測器
    6.6.5  石墨烯在文物保護材料中的應用
    6.6.6  石墨烯應用於油田開發用弱凝膠材料
  6.7  石墨炔概述
    6.7.1  石墨炔的命名
    6.7.2  石墨炔的結構和穩定性
    6.7.3  石墨炔的性能
    6.7.4  石墨炔的合成方法
    6.7.5  石墨炔的應用
  參考文獻

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