Neue Kohlenstoffmaterialien: eine Einführung
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Elektronisch E-Book |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Teubner
2007
|
| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Teubner-Studienbücher Chemie
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | BTU01 BTW01 FFW01 FHA01 FHM01 FHN01 FHR01 FKE01 FRO01 TUM01 UBA01 UBM01 UBR01 UBT01 UBW01 UBY01 UER01 UPA01 Volltext Inhaltsverzeichnis |
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| ISBN: | 9783519005100 9783835190986 |
| DOI: | 10.1007/978-3-8351-9098-6 |
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Datensatz im Suchindex
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Kohlenstoff ein Element mit vielen Gesichtern 1
1.1 Geschichte 1
1.2 Struktur und Bindung 6
1.2.1 Graphit und seine Struktur 7
1.2.2 Diamant und seine Struktur 9
1.2.3 Struktur anderer Kohlenstoff Allotrope 10
1.2.4 Flüssiger und gasförmiger Kohlenstoff 13
1.3 Vorkommen und Herstellung 14
1.3.1 Graphit und verwandte Materialien 14
1.3.2 Diamant 17
1.4 Physikalische Eigenschaften 21
1.4.1 Graphit und verwandte Materialien 22
1.4.2 Diamant 24
1.5 Chemische Eigenschaften 25
1.5.1 Graphit und verwandte Materialien 27
1.5.2 Diamant 30
1.6 Anwendungen 30
1.6.1 Graphit und verwandte Materialien 30
1.6.2 Diamant 31
1.6.3 Andere Kohlenstoffmaterialien 31
1.7 Zusammenfassung 32
2 Fullerene Käfige aus Kohlenstoff 33
2.1 Historisches die Entdeckung neuer Kohlenstoff Allotrope 33
2.1.1 Theoretische Vorhersagen 33
2.1.2 Experimentelle Beweise 34
2.2 Struktur und Bindung 35
2.2.1 Nomenklatur 35
2.2.2 Die Struktur des C«, 37
2.2.3 Die Struktur höherer Fullerene und der Wachstumsmechanismus 41
2.2.4 Struktur kleinerer Kohlenstoffcluster 46
2.2.5 Struktur der Heterofullerene 48
2.3 Vorkommen, Herstellung und Reinigung 48
2.3.1 Fulleren Darstellung durch Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen 49
2.3.2 Partielle Verbrennung von Kohlenwasserstoffen 49
2.3.3 Funkenentladungsmethoden 50
2.3.4 Darstellung durch punktuelle Erhitzung 51
2.3.5 Rationale Synthesen 52
2.3.6 Anreicherung und Reinigung 55
2.3.7 Darstellung der Heterofullerene 57
2.4 Physikalische Eigenschaften 58
2.4.1 Eigenschaften von C60 und C70 58
2.4.2 Eigenschaften höherer Fullerene 65
2.5 Chemische Eigenschaften 67
2.5.1 Allgemeines 67
2.5.2 Elektro und Redoxchemie der Fullerene 73
2.5.3 Anorganische Chemie der Fullerene 78
2.5.4 Endohedrale Fulleren Komplexe 82
2.5.5 Organische Chemie der Fullerene 88
2.5.6 Supramolekulare Chemie der Fullerene 114
2.5.7 Fulleren Polymere und Verhalten unter hohen Drücken 119
2.5.8 Die Reaktivität weiterer Fullerene 119
2.6 Anwendungen und Perspektiven 120
2.7 Zusammenfassung 123
3 Kohlenstoff Nanoröhren 125
3.1 Einleitung 125
3.2 Die Struktur der Kohlenstoff Nanoröhren 127
3.2.1 Nomenklatur 128
3.2.2 Struktur einwandiger Kohlenstoff Nanoröhren 128
3.2.3 Struktur mehrwandiger Kohlenstoff Nanoröhren 138
3.3 Herstellung und Reinigung von Kohlenstoff Nanoröhren 143
3.3.1 Herstellung einwandiger Kohlenstoff Nanoröhren 143
3.3.2 Herstellung mehrwandiger Kohlenstoff Nanoröhren 153
3.3.3 Ansätze zur rationalen Synthese von Kohlenstoff Nanoröhren 163
3.3.4 Struktur und Herstellung weiterer röhrenförmiger Kohlenstoff 166
materialien
3.3.5 Arrays aus Kohlenstoff Nanoröhren 172
3.3.6 Die Reinigung und Trennung von Kohlenstoff Nanoröhren 175
3.3.7 Der Wachstumsmechanismus der Kohlenstoff Nanoröhren 185
3.4 Physikalische Eigenschaften 191
3.4.1 Allgemeines 191
3.4.2 Löslichkeit und Entbündelung von Kohlenstoff Nanoröhren 191
3.4.3 Mechanische Eigenschaften von Kohlenstoff Nanoröhren 195
3.4.4 Elektronische Eigenschaften von Kohlenstoff Nanoröhren 198
3.4.5 Spektroskopische Eigenschaften von Kohlenstoff Nanoröhren 211
3.4.6 Thermische Eigenschaften von Kohlenstoff Nanoröhren 220
3.5 Chemische Eigenschaften 222
3.5.1 Allgemeine Betrachtungen zur Reaktivität der Kohlenstoff 222
Nanoröhren
3.5.2 Redoxchemie von Kohlenstoff Nanoröhren 225
3.5.3 Funktionalisierung der Kappen und offenen Enden von Kohlenstoff 228
Nanoröhren
3.5.4 Seitenwand Funktionalisierung von Kohlenstoff Nanoröhren 231
3.5.5 Kompositmaterialien mit Kohlenstoff Nanoröhren 251
3.5.6 Interkalationsverbindungen und endohedrale Funktionalisierung von 261
Kohlenstoff Nanoröhren
3.5.7 Supramolekulare Chemie der Kohlenstoff Nanoröhren 267
3.6 Anwendungen und Perspektiven 271
3.6.1 Elektronische Anwendungen der Kohlenstoff Nanoröhren 271
3.6.2 Sensor Anwendungen von Kohlenstoff Nanoröhren 275
3.6.3 Biologische Anwendungen der Kohlenstoff Nanoröhren 278
3.6.4 Werkstoffe mit Kohlenstoff Nanoröhren 280
3.6.5 Weitere Anwendungen der Kohlenstoff Nanoröhren 282
3.7 Zusammenfassung 284
4 Kohlenstoffzwiebeln und verwandte Materialien 287
4.1 Einleitung 287
4.2 Struktur und Vorkommen 288
4.2.1 Struktur der Kohlenstoffzwiebeln 288
4.2.2 Struktur facettierter Kohlenstoff Nanopartikel 292
4.2.3 Vorkommen von Kohlenstoffzwiebeln und partikeln 293
4.3 Herstellung und Bildungsmechanismen 294
4.3.1 Funkenentladungsmethoden 294
4.3.2 CVD Methoden 296
4.3.3 Herstellung von Kohlenstoffzwiebeln durch Ionenbeschuss 297
4.3.4 Chemische Methoden 299
4.3.5 Umwandlung anderer Kohlenstoff Formen 301
4.3.6 Weitere Herstellungsmethoden für Kohlenstoffzwiebeln 308
4.3.7 Bildungsmechanismen von Kohlenstoffzwiebeln 309
4.4 Physikalische Eigenschaften 316
4.4.1 Spektroskopische Eigenschaften 316
4.4.2 Thermodynamische Eigenschaften 322
4.4.3 Elektronische Eigenschaften 323
4.5 Chemische Eigenschaften 324
4.5.1 Reaktivität und Funktionalisierung von Kohlenstoffzwiebeln und 324
Kohlenstoff Nanopartikeln
4.5.2 Umwandlung in andere Kohlenstoff Formen 326
4.6 Anwendungen 327
4.6.1 Tribologische Anwendungen 327
4.6.2 Anwendungen in der Katalyse 328
4.7 Zusammenfassung 329
5 Nanodiamant 331
5.1 Einleitung 331
5.1.1 Geschichtliches zur Entdeckung von Nanodiamant 331
5.1.2 Natürliches Vorkommen von Nanodiamant 332
5.2 Struktur von Nanodiamant 333
5.2.1 Die Gitterstruktur des Nanodiamanten 333
5.2.2 Die Oberflächenstruktur des Nanodiamanten 334
5.2.3 Diamant oder Graphit? Stabilität im Nanometerbereich 337
5.2.4 Agglomerationsverhalten von Nanodiamant 339
5.3 Herstellung von Nanodiamant 341
5.3.1 Detonationssynthese 341
5.3.2 Schocksynthese von Nanodiamant 345
5.3.3 Weitere Methoden zur Herstellung von Nanodiamant 347
5.3.4 Deagglomeration und Reinigung 349
5.4 Physikalische Eigenschaften 352
5.4.1 Spektroskopische Eigenschaften von Nanodiamant 352
5.4.2 Elektronische Eigenschaften von Nanodiamant 363
5.4.3 Mechanische Eigenschaften von Nanodiamant 366
5.5 Chemische Eigenschaften von Nanodiamant 367
5.5.1 Reaktivität von Nanodiamant 367
5.5.2 Oberflächenfunktionalisierung von Nanodiamant 371
5.5.3 Umwandlung von Nanodiamant in andere Kohlenstoff Formen 383
5.6 Anwendungen von Nanodiamant 383
5.6.1 Mechanische Anwendungen 383
5.6.2 Thermische Anwendungen 385
5.6.3 Anwendungen als Sorbens 385
5.6.4 Biologische Anwendungen 386
5.6.5 Weitere Anwendungen und Perspektiven 387
5.7 Zusammenfassung 387
6 Diamantfilme 389
6.1 Entdeckung und Geschichte der Diamantfilme 389
6.2 Struktur von Diamantfilmen 391
6.2.1 Allgemeine Betrachtungen zur Struktur von Diamantfilmen 391
6.2.2 Die Oberflächenstruktur von Diamantfilmen 393
6.2.3 Defekte und Doping von Diamantfilmen 398
6.2.4 Struktur weiterer diamantartiger Filmmaterialien 401
6.3 Herstellung von Diamantfilmen 402
6.3.1 CVD Methoden zur Herstellung von Diamantfilmen 402
6.3.2 Mechanismus des Diamantfilm Wachstums 405
6.3.3 Herstellung von UNCD 409
6.3.4 Weitere Methoden zur Herstellung von Diamantfilmen 410
6.4 Physikalische Eigenschaften von Diamantfilmen 411
6.4.1 Spektroskopische Eigenschaften von Diamantfilmen 412
6.4.2 Elektronische Eigenschaften von Diamantfilmen 419
6.4.3 Mechanische Eigenschaften von Diamantfilmen 422
6.4.4 Thermische Eigenschaften von Diamantfilmen 426
6.5 Chemische Eigenschaften von Diamantfilmen 426
6.5.1 Betrachtungen zur Reaktivität von Diamantfilmen 426
6.5.2 Kovalente Funktionalisierung von Diamantfilmen 428
6.5.3 Nichtkovalente Funktionalisierung von Diamantfilmen 438
6.5.4 Elektrochemie von Diamantfilmen 438
6.6 Anwendungen von Diamantfilmen 441
6.6.1 Mechanische Anwendungen 441
6.6.2 Elektronische Anwendungen 442
6.6.3 Chemische, elektrochemische und biologische Anwendungen 444
6.6.4 Weitere Anwendungen von Diamantfilmen 445
6.7 Zusammenfassung 445
7 Epilog 447
8 Weiterführende Literatur und Abbildungsnachweis 450
8.1 Weiterruhrende Literatur 450
8.2 Abbildungsnachweis 453
461
9 Sachverzeichnis
|
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Inhaltsverzeichnis
1 Kohlenstoff ein Element mit vielen Gesichtern 1
1.1 Geschichte 1
1.2 Struktur und Bindung 6
1.2.1 Graphit und seine Struktur 7
1.2.2 Diamant und seine Struktur 9
1.2.3 Struktur anderer Kohlenstoff Allotrope 10
1.2.4 Flüssiger und gasförmiger Kohlenstoff 13
1.3 Vorkommen und Herstellung 14
1.3.1 Graphit und verwandte Materialien 14
1.3.2 Diamant 17
1.4 Physikalische Eigenschaften 21
1.4.1 Graphit und verwandte Materialien 22
1.4.2 Diamant 24
1.5 Chemische Eigenschaften 25
1.5.1 Graphit und verwandte Materialien 27
1.5.2 Diamant 30
1.6 Anwendungen 30
1.6.1 Graphit und verwandte Materialien 30
1.6.2 Diamant 31
1.6.3 Andere Kohlenstoffmaterialien 31
1.7 Zusammenfassung 32
2 Fullerene Käfige aus Kohlenstoff 33
2.1 Historisches die Entdeckung neuer Kohlenstoff Allotrope 33
2.1.1 Theoretische Vorhersagen 33
2.1.2 Experimentelle Beweise 34
2.2 Struktur und Bindung 35
2.2.1 Nomenklatur 35
2.2.2 Die Struktur des C«, 37
2.2.3 Die Struktur höherer Fullerene und der Wachstumsmechanismus 41
2.2.4 Struktur kleinerer Kohlenstoffcluster 46
2.2.5 Struktur der Heterofullerene 48
2.3 Vorkommen, Herstellung und Reinigung 48
2.3.1 Fulleren Darstellung durch Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen 49
2.3.2 Partielle Verbrennung von Kohlenwasserstoffen 49
2.3.3 Funkenentladungsmethoden 50
2.3.4 Darstellung durch punktuelle Erhitzung 51
2.3.5 Rationale Synthesen 52
2.3.6 Anreicherung und Reinigung 55
2.3.7 Darstellung der Heterofullerene 57
2.4 Physikalische Eigenschaften 58
2.4.1 Eigenschaften von C60 und C70 58
2.4.2 Eigenschaften höherer Fullerene 65
2.5 Chemische Eigenschaften 67
2.5.1 Allgemeines 67
2.5.2 Elektro und Redoxchemie der Fullerene 73
2.5.3 Anorganische Chemie der Fullerene 78
2.5.4 Endohedrale Fulleren Komplexe 82
2.5.5 Organische Chemie der Fullerene 88
2.5.6 Supramolekulare Chemie der Fullerene 114
2.5.7 Fulleren Polymere und Verhalten unter hohen Drücken 119
2.5.8 Die Reaktivität weiterer Fullerene 119
2.6 Anwendungen und Perspektiven 120
2.7 Zusammenfassung 123
3 Kohlenstoff Nanoröhren 125
3.1 Einleitung 125
3.2 Die Struktur der Kohlenstoff Nanoröhren 127
3.2.1 Nomenklatur 128
3.2.2 Struktur einwandiger Kohlenstoff Nanoröhren 128
3.2.3 Struktur mehrwandiger Kohlenstoff Nanoröhren 138
3.3 Herstellung und Reinigung von Kohlenstoff Nanoröhren 143
3.3.1 Herstellung einwandiger Kohlenstoff Nanoröhren 143
3.3.2 Herstellung mehrwandiger Kohlenstoff Nanoröhren 153
3.3.3 Ansätze zur rationalen Synthese von Kohlenstoff Nanoröhren 163
3.3.4 Struktur und Herstellung weiterer röhrenförmiger Kohlenstoff 166
materialien
3.3.5 Arrays aus Kohlenstoff Nanoröhren 172
3.3.6 Die Reinigung und Trennung von Kohlenstoff Nanoröhren 175
3.3.7 Der Wachstumsmechanismus der Kohlenstoff Nanoröhren 185
3.4 Physikalische Eigenschaften 191
3.4.1 Allgemeines 191
3.4.2 Löslichkeit und Entbündelung von Kohlenstoff Nanoröhren 191
3.4.3 Mechanische Eigenschaften von Kohlenstoff Nanoröhren 195
3.4.4 Elektronische Eigenschaften von Kohlenstoff Nanoröhren 198
3.4.5 Spektroskopische Eigenschaften von Kohlenstoff Nanoröhren 211
3.4.6 Thermische Eigenschaften von Kohlenstoff Nanoröhren 220
3.5 Chemische Eigenschaften 222
3.5.1 Allgemeine Betrachtungen zur Reaktivität der Kohlenstoff 222
Nanoröhren
3.5.2 Redoxchemie von Kohlenstoff Nanoröhren 225
3.5.3 Funktionalisierung der Kappen und offenen Enden von Kohlenstoff 228
Nanoröhren
3.5.4 Seitenwand Funktionalisierung von Kohlenstoff Nanoröhren 231
3.5.5 Kompositmaterialien mit Kohlenstoff Nanoröhren 251
3.5.6 Interkalationsverbindungen und endohedrale Funktionalisierung von 261
Kohlenstoff Nanoröhren
3.5.7 Supramolekulare Chemie der Kohlenstoff Nanoröhren 267
3.6 Anwendungen und Perspektiven 271
3.6.1 Elektronische Anwendungen der Kohlenstoff Nanoröhren 271
3.6.2 Sensor Anwendungen von Kohlenstoff Nanoröhren 275
3.6.3 Biologische Anwendungen der Kohlenstoff Nanoröhren 278
3.6.4 Werkstoffe mit Kohlenstoff Nanoröhren 280
3.6.5 Weitere Anwendungen der Kohlenstoff Nanoröhren 282
3.7 Zusammenfassung 284
4 Kohlenstoffzwiebeln und verwandte Materialien 287
4.1 Einleitung 287
4.2 Struktur und Vorkommen 288
4.2.1 Struktur der Kohlenstoffzwiebeln 288
4.2.2 Struktur facettierter Kohlenstoff Nanopartikel 292
4.2.3 Vorkommen von Kohlenstoffzwiebeln und partikeln 293
4.3 Herstellung und Bildungsmechanismen 294
4.3.1 Funkenentladungsmethoden 294
4.3.2 CVD Methoden 296
4.3.3 Herstellung von Kohlenstoffzwiebeln durch Ionenbeschuss 297
4.3.4 Chemische Methoden 299
4.3.5 Umwandlung anderer Kohlenstoff Formen 301
4.3.6 Weitere Herstellungsmethoden für Kohlenstoffzwiebeln 308
4.3.7 Bildungsmechanismen von Kohlenstoffzwiebeln 309
4.4 Physikalische Eigenschaften 316
4.4.1 Spektroskopische Eigenschaften 316
4.4.2 Thermodynamische Eigenschaften 322
4.4.3 Elektronische Eigenschaften 323
4.5 Chemische Eigenschaften 324
4.5.1 Reaktivität und Funktionalisierung von Kohlenstoffzwiebeln und 324
Kohlenstoff Nanopartikeln
4.5.2 Umwandlung in andere Kohlenstoff Formen 326
4.6 Anwendungen 327
4.6.1 Tribologische Anwendungen 327
4.6.2 Anwendungen in der Katalyse 328
4.7 Zusammenfassung 329
5 Nanodiamant 331
5.1 Einleitung 331
5.1.1 Geschichtliches zur Entdeckung von Nanodiamant 331
5.1.2 Natürliches Vorkommen von Nanodiamant 332
5.2 Struktur von Nanodiamant 333
5.2.1 Die Gitterstruktur des Nanodiamanten 333
5.2.2 Die Oberflächenstruktur des Nanodiamanten 334
5.2.3 Diamant oder Graphit? Stabilität im Nanometerbereich 337
5.2.4 Agglomerationsverhalten von Nanodiamant 339
5.3 Herstellung von Nanodiamant 341
5.3.1 Detonationssynthese 341
5.3.2 Schocksynthese von Nanodiamant 345
5.3.3 Weitere Methoden zur Herstellung von Nanodiamant 347
5.3.4 Deagglomeration und Reinigung 349
5.4 Physikalische Eigenschaften 352
5.4.1 Spektroskopische Eigenschaften von Nanodiamant 352
5.4.2 Elektronische Eigenschaften von Nanodiamant 363
5.4.3 Mechanische Eigenschaften von Nanodiamant 366
5.5 Chemische Eigenschaften von Nanodiamant 367
5.5.1 Reaktivität von Nanodiamant 367
5.5.2 Oberflächenfunktionalisierung von Nanodiamant 371
5.5.3 Umwandlung von Nanodiamant in andere Kohlenstoff Formen 383
5.6 Anwendungen von Nanodiamant 383
5.6.1 Mechanische Anwendungen 383
5.6.2 Thermische Anwendungen 385
5.6.3 Anwendungen als Sorbens 385
5.6.4 Biologische Anwendungen 386
5.6.5 Weitere Anwendungen und Perspektiven 387
5.7 Zusammenfassung 387
6 Diamantfilme 389
6.1 Entdeckung und Geschichte der Diamantfilme 389
6.2 Struktur von Diamantfilmen 391
6.2.1 Allgemeine Betrachtungen zur Struktur von Diamantfilmen 391
6.2.2 Die Oberflächenstruktur von Diamantfilmen 393
6.2.3 Defekte und Doping von Diamantfilmen 398
6.2.4 Struktur weiterer diamantartiger Filmmaterialien 401
6.3 Herstellung von Diamantfilmen 402
6.3.1 CVD Methoden zur Herstellung von Diamantfilmen 402
6.3.2 Mechanismus des Diamantfilm Wachstums 405
6.3.3 Herstellung von UNCD 409
6.3.4 Weitere Methoden zur Herstellung von Diamantfilmen 410
6.4 Physikalische Eigenschaften von Diamantfilmen 411
6.4.1 Spektroskopische Eigenschaften von Diamantfilmen 412
6.4.2 Elektronische Eigenschaften von Diamantfilmen 419
6.4.3 Mechanische Eigenschaften von Diamantfilmen 422
6.4.4 Thermische Eigenschaften von Diamantfilmen 426
6.5 Chemische Eigenschaften von Diamantfilmen 426
6.5.1 Betrachtungen zur Reaktivität von Diamantfilmen 426
6.5.2 Kovalente Funktionalisierung von Diamantfilmen 428
6.5.3 Nichtkovalente Funktionalisierung von Diamantfilmen 438
6.5.4 Elektrochemie von Diamantfilmen 438
6.6 Anwendungen von Diamantfilmen 441
6.6.1 Mechanische Anwendungen 441
6.6.2 Elektronische Anwendungen 442
6.6.3 Chemische, elektrochemische und biologische Anwendungen 444
6.6.4 Weitere Anwendungen von Diamantfilmen 445
6.7 Zusammenfassung 445
7 Epilog 447
8 Weiterführende Literatur und Abbildungsnachweis 450
8.1 Weiterruhrende Literatur 450
8.2 Abbildungsnachweis 453
461
9 Sachverzeichnis |
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