1、纳米碳材料纳米碳材料是指分散相尺度至少有一维小于 100nm 的碳材料。分散相既可以由碳原子组成，也可以由异种原子（非碳原子）组成，甚至可以是纳米孔。纳米碳材料主要包括三种类型：碳纳米管，碳纳米纤维，纳米碳球。 简介近年来，碳纳米技术的研究相当活跃，多种多样的纳米碳结晶、针状纳米碳材料、棒状、桶状等层出不穷。2000 年德国和美国科学家还制备出由 20 个碳原子组成的空心笼状分子。根据理论推算，包含 20 个碳原子仅是由正五边形构成的，C60 分子是富勒烯式结构分子中最小的一种，考虑到原于间结合的角度、力度等问题，人们一直认为这类分子很不稳定，难以存在。德、美科学家制出了 C60 笼状分子为材
2、料学领域解决了一个重要的研究课题。碳纳米材料中纳米碳纤维、纳米碳管等新型碳材料具有许多优异的物理和化学特性，被广泛地应用于诸多领域。碳元素是自然界中存在的与人类最密切相关、最重要的元素之一，它具有 SP、SP2、SP3 杂化的多样电子轨道特性，在加之 SP2 的异向性导致晶体的各向导性和其它排列的各向导性。因此以碳元素为唯一构成元素的碳素材料具有各式各样的性质，并且新碳素相合新碳素材料还不断被发现和人工制得。事实上，没有任何元素能像碳这样作为单一元素可形成像三维金刚石晶体、二维石墨层片、一维卡宾和碳纳米管、零维富勒烯分子等如此之多的结构与性质完全不同的物质。表 1 给出了碳的化学键合及其形成的
3、各种典型有机物、无机物和碳相的例子。表 1 碳的化学键合及其形成的化合物和碳相键合方式共价键 离子键 金属键范德华力 分子键合 Sp 杂化 SP2 杂化 SP3 杂化 Sp SP2 SP3 杂化混合配位数 234 不定 6、8、12平均 CC 距离（mm）0.1210.1330.1420.1540.1190.1240.335 结合能 kj/mol463520 典型例有机物或无机物乙炔（C2H2 ）乙炔（ C2H4）苯（C6H6）金刚烷（C10H16）环十二烷（C12H18 ）（CF）n、SiC、B4CCaC2Fe3CAl4C3 分子性层间化合物（C8K 等）已确定碳相（聚炔累积烯烃卡宾（六方晶棱面体晶 C60）石墨（面内）（立方晶、六方晶）n-金刚石金刚石过渡态（各种碳材料）C60 石墨（层间）尚未明确的碳相 C2C20 碳分子 1石墨3dsp2bct 4 聚苯 6H金刚石 BC8 碳苯（carbophene）石墨炔类（graphynes）Sc 、bcc、 fcc- tin hcp
