石墨层间化合物

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石墨层间化合物KC8的空间填充模型(侧视)
石墨层间化合物KC8的空间填充模型(俯视)

石墨层间化合物GIC)是通式为XCy的化合物,它是由金属原子插入在石墨层间形成的。[1][2][3][4]这种化合物导电性通常比石墨要强。若插入原子与石墨形成共价键,则导电性降低,这是由于共轭sp2系统破坏造成的。石墨层间化合物通常具有超导性能。

结构[编辑]

在石墨层间化合物中,每层不必都被其他原子占据。所谓“第一阶段化合物”中,石墨层与插入原子层相互交错;在“第二阶段化合物”中,两层石墨层间不必都要有其他原子。实际的组成可能多变或更复杂。

第一阶段化合物中,二元石墨-金属层间化合物对于如的金属通常为XC8,对于金属如,则通式常为XC6[2]

石墨层间化合物CaC6[编辑]

CaC6的结构

CaC6可由石墨与锂钙合金在350 °C加热10天得到。层间距由石墨的3.35Å扩大到4.524 Å,碳碳键长也从石墨的1.42Å扩大到1.444 Å。在超导石墨层间化合物中,CaC6临界转变温度最高,达到11.5K。加压后转变温度还可进一步提高(15.1 K在8 GPa时)。[2]

石墨层间化合物KC8[编辑]

KC8是已知最强的还原剂之一。在惰性气体氛围的保护下,将熔融态的金属与石墨粉反应得到。钾被吸收进了石墨层间,颜色由黑色逐渐变为青铜色。从结构上来说,钾原子与钾原子的距离是碳骨架六边形距离的两倍。碳与钾之间形成了离子键,使得此化合物为良导体。[5] KC8也是超导体,其超导转变温度为0.14K。[2]

参考[编辑]

  1. ^ M.S. Dresselhaus and G. Dresselhaus Review:. Intercalation compounds of graphite. Advances in Physics. 1981, 30: 139. doi:10.1080/00018738100101367. (187 pages),also reprinted as Advances in Physics. 2002, 51: 1. doi:10.1080/10.1080/00018730110113644. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 N. Emery et al.. Review: Synthesis and superconducting properties of CaC6. Sci. Technol. Adv. Mater. (free download pdf). 2008, 9: 044102. doi:10.1088/1468-6996/9/4/044102. 
  3. ^ H-P Boehm et al.. Nomenclature and terminology of graphite intercalation compounds (free download pdf). Pure & Appl. Chem. 1994, 66: 1893. 
  4. ^ D. Savoia et al.. Applications of potassium-graphite and metals dispersed on graphite in organic synthesis (free download pdf). Pure & Appl. Chem. 1985, 57: 1887. 
  5. ^ NIST Ionizing Radiation Division 2001 - Technical Highlights

延伸阅读[编辑]

  • M. Endo and M. Suzuki. Graphite intercalation compounds and applications. Oxford University Press. 2003. ISBN 0195128273. 

外部链接[编辑]

另见[编辑]