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開本：16開 紙張：膠版紙 包裝：精裝 是否套裝：否 國際標準書號ISBN：9787122269799 作者：楊序綱，吳琪琳 出版社：化學工業出版社 出版時間：2016年11月
" 編輯推薦 納米碳的分析和表征技術是獲得相關材料重要結構、成分及形貌等信息的主要手段，是納米材料研究不可或缺的。要求相關研究人員在表征領域有較廣的知識面，有較深的造詣。目前，國內缺乏繫統闡述納米碳材料的結構、性質、制備和應用及其表征方法的相關書籍。本書繫統闡述了納米碳材料的結構、性質、制備和應用及表征方法，並包含重要參考文獻索引的書籍，必定會對從事這一領域工作的科技人員有所幫助。
目前未見有同類書籍出版，著者希望本書能填補這個空缺。 內容簡介 本書首先簡單介紹碳的各種同素異形體的分類、結構和性質。隨後是本書的主要內容,闡述各類納米碳,主要包括石墨烯、富勒烯、碳納米管和碳量子點的結構、性質、表征、制備方法和應用。納米碳的表征方法和相關技術是本書的重要內容,本書對每種納米碳材料的結構和主要性能都詳細闡述相應的表征方法,舉以實例,為讀者提供有效的研究建議。書中列出大量參考文獻,可供讀者作延伸閱讀。
本書可供從事納米碳和相關領域研究與產業工作的科技人員和高等院校師生參考。
目錄 第1章碳的同素異形體 1
1.1 碳的同素異形體 1
1.2 納米碳 5
參考文獻 7
第2章石墨烯 8
2.1 石墨烯的結構 8
2.2 石墨烯的性質 9
2.2.1 物理性質 9
2.2.2 化學性質 11
2.3 石墨烯的表征 12
2.3.1 拉曼光譜術 12
2.3.2 電子顯微像、電子衍射花樣和能量損失譜術 24
2.3.3 原子力顯微術和掃描隧道顯微術 29
2.3.4 光學顯微術 35第1章碳的同素異形體 1
1.1 碳的同素異形體 1
1.2 納米碳 5
參考文獻 7
第2章石墨烯 8
2.1 石墨烯的結構 8
2.2 石墨烯的性質 9
2.2.1 物理性質 9
2.2.2 化學性質 11
2.3 石墨烯的表征 12
2.3.1 拉曼光譜術 12
2.3.2 電子顯微像、電子衍射花樣和能量損失譜術 24
2.3.3 原子力顯微術和掃描隧道顯微術 29
2.3.4 光學顯微術 35
2.3素分析 38
2.4 石墨烯的制備 41
2.4.1 剝離法 41
2.4.2 外延生長法 45
2.4.3 化學氣相沉積法 48
2.4.4 氧化還原法 55
2.5 石墨烯的應用 58
2.5.1 石墨烯在復合材料中的應用 58
2.5.2 石墨烯在電子學和電學相關領域的應用 75
2.5.3 石墨烯在生物醫學領域的應用 76
參考文獻 77
第3章富勒烯 84
3.1 概述 84
3.1.1 C60的意外發現 84
3.1.2 形狀與幾何 85
3.1.3 天然存在的富勒烯 86
3.2 富勒烯的結構及制備 87
3.2.1 結構與穩定性 87
3.2.2 富勒烯的分類 89
3.2.3 C60的制備方法 90
3.2.4 富勒烯的形成機理 92
3.3 富勒烯的性質 93
3.3.1 物理性質 93
3.3.2 化學性質 95
3.4 富勒烯及其衍生物的應用 96
3.4.1 醫學方面的應用 96
3.4.2 光電材料應用 97
3.4.3 超導材料應用 98
3.4.4 電化學傳感器 98
3.4.5 催化性能應用 99
3.5 富勒烯的表征 99
3.5.1 質譜分析 99
3.5.2 紫外-可見-近紅外吸收光譜 101
3.5.3 紅外光譜 102
3.5.4 拉曼光譜 103
3.5.5 X射線衍射法 104
3.5.6 13C核磁共振譜 105
3.5.7 電子顯微術和掃描隧道顯微術 107
3.5.8 高能光譜技術 107
參考文獻 108
第4章碳納米管 113
4.1 概述 113
4.2 碳納米管的基本結構 113
4.3 碳納米管的基本性質 117
4.3.1 力學性質 117
4.3.2 電學性質 119
4.3.3 熱學性質 120
4.3.4 光學性質 120
4.3.5 化學性質 120
4.3.6 碳納米管的毒性問題 124
4.4 碳納米管的表征 124
4.4.1 拉曼光譜術 124
4.4.2 碳納米管形變的拉曼光譜行為 130
4.4.3 電子顯微術 135
4.4.4 電子衍射術和中子衍射術 141
4.4.5 掃描探針顯微術 143
4.5 碳納米管的制備和純化 146
4.5.1 碳納米管的制備 146
4.5.2 碳納米管的純化 151
4.6 碳納米管/聚合物復合材料及其界面行為 152
4.6.1 概述 152
4.6.2 納米管的分散和復合材料的制備 153
4.6.3 碳納米管/聚合物復合材料的界面行為 158
4.6.4 力學性質的測量 168
4.6.5 碳納米管的取向 169
4.7 碳納米管傳感器 173
4.7.1 拉曼力學傳感器 173
4.7.2 氣體傳感器 174
4.7.3 生物和物理傳感器 174
4.8 碳納米管針尖 175
4.9 碳納米管的其他應用 177
參考文獻 177
第5章碳量子點的制備、性質和應用 187
5.1 前言 187
5.2 碳量子點的制備方法 188
5.2.1 電弧放電法 188
5.2.2 激光剝離(刻蝕) 法 189
5.2.3 電化學氧化法 190
5.2.4 化學氧化法 190
5.2.5 水熱法 191
5.2.6 微波輔助法 192
5.2.7 溶液化學法 192
5.2.8 燃燒法 192
5.3 碳量子點的基本性質 193
5.3.1 結晶性質 193
5.3.2 光學性質 193
5.3.3 低毒性和生物相容性 197
5.4 碳量子點的化學修飾 197
5.4.1 表面鈍化及發光調控 197
5.4.2 CQDs的功能化 198
5.5 碳量子的應用 199
5.5.1 生物領域 199
5.5.2 光催化應用 204
5.6 表征手段 204
5.6.1 常用方法 204
5.6.2 微觀結構表征 205
5.6.3 化學結構表征 208
5.6.4 生物成像表征 209
參考文獻 211
第6章表征技術 219
6.1 概述 219
6.2 高能電子流與試樣物質的相互作用 221
6.3 透射電子顯微術 222
6.3.1 概述 222
6.3.2 儀器和工作模式 223
6.3.3 圖像襯度形成機制 227
6.3.4 像差校正術 233
6.3.5 斷層成像術 234
6.3.6 選區電子衍射 235
6.3.7 試樣制備技術 236
6.4 掃描電子顯微術 238
6.4.1 概述 238
6.4.2 掃描電鏡的成像原理和結構 239
6.4.3 SEM 中檢測的各種信號的性質 241
6.4.4 結構細節、分辨率和襯度 243
6.4.5 圖像襯度機制 246
6.4.6 試樣準備 249
6.5 拉曼光譜術 250
6.5.1 拉曼光譜術的適用範圍 250
6.5.2 拉曼散射和拉曼光譜 251
6.5.3 儀器和主要技術 256
6.5.4 拉曼光譜的噪聲及其減除 261
6.5.5 試樣準備和安置 264
6.6 掃描探針顯微術 265
6.6.1 概述 265
6.6.2 掃描隧道顯微術 266
6.6.3 AFM 的主要功能 267
6.6.4 AFM 的成像原理和儀器學 269
6.6.5 AFM 的操作模式和成像模式 273
6.6.6 納米碳的AFM 表征實例 278
6.7 多方法聯用術 279
6.7.1 概述 279
6.7.2 拉曼光譜術與AFM 的聯合 280
6.7.3 拉曼光譜術與SEM 的聯合 287
6.7.4 SEM-SCA繫統 288
6.7.5 拉曼光譜術與紅外光譜術的聯合 291
6.7.6 AFM/IR-ATR繫統 292
6.7.7 AFM 和TEM 的聯合應用 293
參考文獻 294 前言 世界上95%以上的化合物是碳化合物, 碳及其化合物的研究歷來受到重視。自從2004年發現石墨烯以來, 由於其優異的力學、電子學和物理學性質以及在廣泛領域巨大的應用價值, 對包括石墨烯、富勒烯、碳納米管和碳量子點在內的納米碳材料的研究和產業化掀起了一個新的高潮。科學家們正在努力探索這些具有納米尺度的、能夠單獨存在的各種碳同素異形體的結構、性能和制備方法以及未來的應用領域, 迄今方興未艾, 成為當前國內外對新材料研究的熱點。各國都投入大量人力物力, 研究成果豐碩, 每天都有大量研究和評述論文分散發表於各不同領域的學報上,亦有大量專利申報。編著者確信一本繫統闡述納米碳材料的結構、性質、制備和應用及表征方法, 並包含重要參考文獻索引的書籍, 對從事這一領域工作的科技人員顯然會有幫助。目前未見有同類書籍出版, 編著者希望本書能填補這個空缺。本書對每種納米碳材料的結構和主要性能都詳細闡述相應的表征方法, 舉以實例, 為讀者提供有效的研究建議, 也給出可供參考的相關文獻。本書還詳述適用於碳納米材料表征的主要實驗技術, 包括在納米碳研究中能發揮重要作用的、發展起來的多方法聯用技術。世界上95%以上的化合物是碳化合物, 碳及其化合物的研究歷來受到重視。自從2004年發現石墨烯以來, 由於其優異的力學、電子學和物理學性質以及在廣泛領域巨大的應用價值, 對包括石墨烯、富勒烯、碳納米管和碳量子點在內的納米碳材料的研究和產業化掀起了一個新的高潮。科學家們正在努力探索這些具有納米尺度的、能夠單獨存在的各種碳同素異形體的結構、性能和制備方法以及未來的應用領域, 迄今方興未艾, 成為當前國內外對新材料研究的熱點。各國都投入大量人力物力, 研究成果豐碩, 每天都有大量研究和評述論文分散發表於各不同領域的學報上,亦有大量專利申報。編著者確信一本繫統闡述納米碳材料的結構、性質、制備和應用及表征方法, 並包含重要參考文獻索引的書籍, 對從事這一領域工作的科技人員顯然會有幫助。目前未見有同類書籍出版, 編著者希望本書能填補這個空缺。本書對每種納米碳材料的結構和主要性能都詳細闡述相應的表征方法, 舉以實例, 為讀者提供有效的研究建議, 也給出可供參考的相關文獻。本書還詳述適用於碳納米材料表征的主要實驗技術, 包括在納米碳研究中能發揮重要作用的、發展起來的多方法聯用技術。
本書共分6章。第1章敘述碳同素異形體的分類, 簡要介紹石墨、金剛石、無定形碳和卡賓碳的基本結構和性質, 納米碳除了石墨烯、碳納米管、碳量子點和富勒烯以外的其他構型。第2章涉及石墨烯, 是本書的重點內容。石墨烯被認為是其他納米碳的基本。本章闡述石墨烯的原子結構、基本物理性質和化學性質、主要制備方法以及石墨烯的潛在應用(著重於石墨烯復合材料領域的應用)。石墨烯的表征是本章的重要組成部分, 涉及結構(原子結構、缺陷和無序、層數、邊緣手性、功素分析等) 和力學性質的表征。第3章是有關零維碳富勒烯的概況,主要介紹了C60的發現、富勒烯的結構性能和表征, 特別突出了富勒烯的球形結構的表征技術。第4章闡述一維碳納米管的基本結構和性質、納米管的制備和純化以及納米管的應用。在表征方面, 除了結構表征外, 用較大的篇幅闡述碳納米管力學性能的表征。碳納米管/聚合物復合材料是碳納米管應用的重要方面, 占用了本章較大的篇幅, 著重於界面微觀力學的分析。本章後闡述了碳納米管在傳感器領域的應用。第5章涉及準零維碳量子點, 除了基本結構和性質外, 著重於在生物醫學領域中的應用。表征方面更加側重近期的先進技術, 特別對納米邊緣原子結構、生物成像等進行了實例探討。第6章敘述納米碳研究的主要近代物理表征方法, 著重適用於納米碳的各種技術、實例, 後一節為多方法聯用技術, 是近年纔得以快速發展的表征技術, 能獲得單一方法無法測得的資料, 特別適用於納米碳的研究。本書第3章和第5章由吳琪琳撰寫, 其餘各章由楊序綱完成。
本書內容力求新穎, 取材著重於前沿研究和應用成果。各章節都列出大量參考文獻, 可供讀者對相關課題作延伸閱讀。
本書涉及的學科領域較為廣泛, 編著者學識有限, 書中難免存在不當之處, 編著者在此預先感謝來自讀者的批評指正。
本書得到上海市教育委員會重點創新項目(14zz069) 的支持。
本書編著過程中得到閻捷、卞昂、楊穎宇、王依民和張秀萍等老師的鼓勵和支持, 在此深表謝意。撰寫過程中, 研究生程朝歌、史燕妮及李敏等協助完成了文獻檢索整理及圖表設計, 在此也一並表示感謝。
編著者深切感謝化學工業出版社對本書得以出版給予的支持。
編著者
2016.6
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