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石墨烯与碳纳米管的前世今生


     石墨烯与碳纳米管是同素异形体,性质上有一些异同:由于二者碳碳键的结合方式,导致二者相似的力学性能和热学性能,都表现为较高的热导率;然而二者结构的差异导致它们迥异的光电性能和散热方式。

     石墨烯:简单来说就是仅有一个院子尺寸厚度的单层石墨层片,是由sp²杂化的碳原子紧密排列成六方蜂巢结构的二维晶体。碳纳米管:可以看作是由石墨片卷绕而成的无缝中空管;分为单壁纳米管和多壁纳米管。

     石墨烯所具备的高比表面,良好机械性能,优异的导热、导电能力使得它在催化方面也存在着巨大的潜能,一般以用于光催化、电催化、多相催化。例如:催化氧化苯甲醇、醛酮的缩合反应、硫醇的缩合反应、Friedel-Crafts反应等。

     碳纳米管具有极高的强度和硬度,耐热、耐腐蚀性好,并具有尺寸小等特性。它独特的纳米中空结构,使得它有可能作为一种纳米反应器。它有合适的孔径分布,便于金属组分更好地分散。尤其是表面性质,能依据人们的需要进行修饰,使其适合作为新型催化剂载体。目前,以碳纳米管作载体的催化剂,在电催化、甲醇拨基化、合成氨、甲醇制氢、Fischer-Tropsc反应、氢甲酰化等领域都取得了比常规催化剂更好的效果。

      石墨烯的散热方式是热传导,即将热源均匀地传导铺满整个散热片,通过增大散热面积达到降温效果。碳纳米管的散热方式是热辐射,可将热源中的热能转化为红外线,快速将热能转成光能带离热源。在散热效果上,碳纳米管会略微优于石墨烯。

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