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活性炭的晶体结构

2019/5/11 16:16:42      点击:

活性炭由已石墨化的活性炭微晶和活性炭原料中未石墨化的非晶炭质构成活性炭的基本炭质,并由这些炭质与炭微晶相互连接构筑成活性炭的块体和空隙结构。活性炭通常被认为是无定形炭,又被认为是属于微晶类的炭系。X射线衍射分析表明,活性炭的结构中更包含有石墨微晶,这些微粒是尺寸为1~3nm的结晶。根据赖利的X射线分析数据,除了石墨微晶外,活性炭还含有1~3个无定形炭,并且还有杂原子,由石墨微晶和无定形炭所构成的多相物质决定着活性炭独特的结构。
在石墨结构中,碳原子以SP2杂化成键,剩余的一个p轨道相互平行重叠,形成大π键而形成石墨的平面网状结构,平面网状之间平行而规律性地排列着,形成规整的三维结构,其中C-C键的长度为1.42A,面网间距为3.35A,其结构如图所示,所以石墨具有导电、导热和润滑性能等特性。
活性炭属于一种无定性炭(如木炭、炭黑、焦炭),但与活性炭最初的原料如木材和果壳等相比,活性炭原料经炭化、活化等过程后,其中部分碳原子之间已形成了微晶炭(活性炭的基本结晶),其面网结构域石墨类似,但在层片大小、层面内碳原子的六角形排列的完善度、平面化程度以及层间距等方面与石墨比较存在着不同程度的差异。除微晶炭外,活性炭前躯体经炭化、活化等过程后仍然有部分未晶化的炭,活性炭被认为是由微晶群和其他未组成平行层的单个网状平面以及无规则炭组成的多相物质。