Графитизирующийся и неграфитизирующийся углерод.

Графитирующий и неграфитизируемый углерод (альтернативно графитизируемый и неграфитируемый углерод) представляют собой две категории углерода , образующиеся в результате пиролиза органических материалов. Розалинд Франклин впервые определила их в статье 1951 года в журнале Proceedings of the Royal Society . ^{[ 1 ]} В этой статье она определила графитизирующийся углерод как тот, который может превращаться в кристаллический графит при нагревании до 3000 °C (3270 К; 5430 °F), в то время как неграфитизированный углерод не превращается в графит при любой температуре. Прекурсоры , из которых образуется графитированный углерод, включают поливинилхлорид (ПВХ) и нефтяной кокс. Поливинилиденхлорид (ПВДХ) и сахароза производят неграфитирующийся углерод. Физические свойства двух классов углерода весьма различны. Графитизированный уголь мягкий и непористый, тогда как неграфитизированный уголь представляет собой твердый материал с низкой плотностью. Неграфитизирующийся углерод иначе известен как полукокс , твердый углерод или, в более просторечии, древесный уголь . Стеклоуглерод также является примером неграфитируемого углеродного материала.

Прекурсоры графитизации углерода проходят стадию жидкости во время пиролиза ( карбонизации ). Эта текучесть облегчает молекулярную подвижность ароматических молекул, что приводит к реакциям межмолекулярной дегидрирующей полимеризации с образованием ароматических пластинчатых (дискообразных) молекул. Они «объединяются», образуя новую жидкокристаллическую фазу, так называемую мезофазу. Жидкая фаза является основным требованием для производства графитизируемого углерода. ^{[ 2 ]}

Неграфитизирующийся углерод обычно не проходит через стадию жидкости во время карбонизации. Со времен Розалинды Франклин исследователи выдвинули ряд моделей их строения. Оберлин и его коллеги подчеркнули роль базовых структурных единиц (БСУ), состоящих из плоских ароматических структур, состоящих менее чем из 10–20 колец и имеющих четыре или менее слоев. Сшивка между BSU в неграфитизированных углеродах предотвращает графитизацию . ^{[ 3 ]} Совсем недавно некоторые выдвинули модели, включающие пятиугольники и другие нешестичленные углеродные кольца. ^{[ 4 ]}

См. также

Ссылки

^ Р.Э. Франклин (1951). «Рост кристаллитов в графитизирующемся и неграфитизирующемся углероде». Труды Королевского общества А. 209 (1097): 196–218. Бибкод : 1951RSPSA.209..196F . дои : 10.1098/rspa.1951.0197 . S2CID 4126286 .
^ Х. Марш и М.А. Диес (1994) «Мезофаза графитируемых углей» В: Шибаев В.П., Лам Л. (ред.) Жидкокристаллические и мезоморфные полимеры. Спрингер, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк дои : 10.1007/978-1-4613-8333-8_7
^ А. Оберлин (1984). «Карбонизация и графитация». Карбон . 22 (6): 521–541. дои : 10.1016/0008-6223(84)90086-1 .
^ ПиДжей Ф Харрис (2013). «Фуллереноподобные модели микропористого углерода» (PDF) . Журнал материаловедения . 48 (2): 565–577. Бибкод : 2013JMatS..48..565H . дои : 10.1007/s10853-012-6788-1 . S2CID 14903411 .

[1] Р.Э. Франклин (1951). «Рост кристаллитов в графитизирующемся и неграфитизирующемся углероде». Труды Королевского общества А. 209 (1097): 196–218. Бибкод : 1951RSPSA.209..196F . дои : 10.1098/rspa.1951.0197 . S2CID 4126286 .

[Mesophase-2] Х. Марш и М.А. Диес (1994) «Мезофаза графитируемых углей» В: Шибаев В.П., Лам Л. (ред.) Жидкокристаллические и мезоморфные полимеры. Спрингер, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк дои : 10.1007/978-1-4613-8333-8_7

[3] А. Оберлин (1984). «Карбонизация и графитация». Карбон . 22 (6): 521–541. дои : 10.1016/0008-6223(84)90086-1 .

[4] ПиДжей Ф Харрис (2013). «Фуллереноподобные модели микропористого углерода» (PDF) . Журнал материаловедения . 48 (2): 565–577. Бибкод : 2013JMatS..48..565H . дои : 10.1007/s10853-012-6788-1 . S2CID 14903411 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]