理论教育 石墨型晶体结构及应用

石墨型晶体结构及应用

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:图3.12示意了石墨型晶体结构。它属于六方点阵hcp,空间群为P63/mmc。图3.12石墨型晶体结构的晶胞示意图石墨,a=b=2.462,c=6.708。层间每个C原子未参加杂化的p轨道彼此平行重叠,形成离域大π键。层内金属键使石墨具有某些金属性:金属光泽、良好的导电和导热性,熔点高达4200K,层间距离大,故层间为分子键,作用弱。这导致石墨层间易滑动。石墨的应用主要有,可作为高温坩埚、润滑剂、电极、原子反应堆中的中子减速剂。它还是人工合成金刚石的原料。

石墨型晶体结构及应用

图3.12示意了石墨晶体结构。它属于六方点阵hcp,空间群为P63/mmc。其Strukturbericht符号为A9,Pearson符号为hP4。每个原子以sp2杂化方式和相邻的3个原子连接成层状结构。每一层中的原子按六方环状排列成蜂窝状。图3.12(a)表示了石墨型结构的一个晶胞。图3.12(b)为图3.12(a)的俯视图。图3.12(b)示意了(a)中ABCDE层的原子结合及晶胞选取,其中,虚线交点代表原子位置,实线代表晶胞的选取。每个石墨型结构的晶胞有4个原子,即Z=4。以图3.12(a)中的O为原点,则四个原子的坐标为D(0,0,3/4)、G(0,0,1/4)、E(2/3,1/3,3/4)、F(1/3,2/3,1/4)。

图3.12 石墨型晶体结构的晶胞示意图(www.daowen.com)

石墨(graphite),a=b=2.462Å,c=6.708Å。它是常温常压下碳的稳定相。层内C—C键长1.42Å。层间每个C原子未参加杂化的p轨道彼此平行重叠,形成离域大π键。大π键内的电子可以在整个π键内自由移动,故π键有金属性。层内金属键使石墨具有某些金属性:金属光泽、良好的导电和导热性(300K时的热导率约335 W·m-1·K-1),熔点高达4200K,层间距离大(层间C—C键长3.35Å),故层间为分子键,作用弱。这导致石墨层间易滑动。

石墨的应用主要有,可作为高温坩埚、润滑剂、电极、原子反应堆中的中子减速剂。它还是人工合成金刚石的原料。

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