桂耀荣   

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A

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   电弧法合成的碳纳米管（CNTS: Carbon Nanotube），伴有大量杂质—碳纳米颗粒。由于杂质存在，纳米碳管较难提纯。现在的提纯方法是：将纳米碳管的粗品放入圆底烧瓶中，依次加入K₂Cr₂O₇和1:2的硫酸，装好回流冷凝和搅拌装置，在150℃回流2小时，溶液由橙色（Cr₂O₇^2-）转变为墨绿色(Cr³⁺)，将所有的墨绿色溶液过滤，滤纸上存在的黑色物质即为纯碳纳米管。

1. 提纯碳纳米管的化学反应方程式为：

   下图是最常见的一种碳纳米管：

其中的筒状B可认为是由一种石墨卷起而成的，而两端A可认为是由一个足球烯切成两半球而成。假设石墨中C—C键长为a，试求：

2. B管管口周长为多少？

3. 碳纳米管粗（直径）大约为多少？

 

解析：

1.  3C + 8H₂SO₄ + 2 K₂Cr₂O₇ = 2Cr₂(SO₄)₃ + 3CO₂  + 2K₂SO₄ +8H₂O

 

2.  B管管口周长即足球烯在平面上投影形成的圆的周长。

   将碳纳米管切除后，得到下面图1，这只是半圆展开的图，图2是完整的图。

图2的周长长度L可大致看做9个L’的长度，而L’等于

即L’= 9 a = 15.58a.

 

3.  设碳纳米管管粗（直径）大约为d，则πd= 9 a, d=4.96a

PS: 1、足球烯图片：

2、足球烯Flash下载地址

足球烯Flash

3、本文下载地址：

碳纳米管

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