纳米碳合金分类-含纳米孔的碳合金

所谓“碳合金”，是以碳原子的集合体为主体的多成分系构成，在它们的构成单位之间，存在着有物理的、化学的相互作用的材料，但认为不同的杂化轨道的碳是不同的成分系。简单地说，碳合金就是指由不同化学键合的碳组合而成的碳材料，或炭晶体中导入异类原子后的碳材料。像C／C复合材料一类的微观复合材料，其实质是通过化学性质改变界面来控制其力学行为，不是真 正意义上独立存在的。因而复合材料也属于碳合金。若碳合金中有纳米单元，则可认为是纳米碳合金。目前正在研究的纳米碳合金包括以下几类。

1．含纳米孔的碳合金

用内部合金化的方法可以对纳米结构进行控制，利用聚合物在石墨层间合金化，可以创造纳米空间。如在层间化合物CsC24插入C2H1，氧化除去Cs后便可得到具有纳米空间的碳合金，选择性的对活性碳纤维（ACF）表面和内部进行化学修饰可以得到ACF细孔的功能材料。采用离子束在活性碳纤维细孔内表面黏结TiO2薄膜，可以综合利用活性炭的浓缩作用和TiO2薄膜的光催化剂作用，所得到的TiO2／ACF复合材料可作为一种有效去除水中有机物的环境净化新材料。

目前，多孔碳材料的细孔结构控制技术尚不成熟。在日本，主要采用2种控制方法，一个是铸型炭化，是使炭化过程在无机物的纳米尺度空间内进行，之后除去铸型的无机物而得到碳材料。通过对铸型结构的精密控制，进一步对炭的细孔结构进行准确控制。另一种方法是利用碳原料聚合物的化学变换的方法，在聚合物中引入设计好的具有纳米尺度的不均匀结构，利用聚合物与不均匀结构的反应性的差异，对细孔的结构进行控制。此时若利用含异种元素的聚合物进行合金化，则可能在多孔碳材料的纳米尺度上控制细孔结构。