Графитизирующийся и неграфитизирующийся углерод (альтернативно графитизируемый и неграфитизируемый углерод) — это две категории углерода, получаемые пиролизом органических материалов. Розалинд Франклин впервые идентифицировала их в статье 1951 года в Трудах Королевского общества . [1] В этой статье она определила графитизирующийся углерод как тот, который может превращаться в кристаллический графит при нагревании до 3000 °C (3270 K; 5430 °F), в то время как неграфитизирующийся углерод не превращается в графит ни при какой температуре. Прекурсоры , которые производят графитизирующийся углерод, включают поливинилхлорид (ПВХ) и нефтяной кокс. Поливинилиденхлорид (ПВДХ) и сахароза производят неграфитизирующийся углерод. Физические свойства двух классов углерода совершенно различны. Графитизирующийся углерод мягкий и непористый, в то время как неграфитизирующийся углерод — это твердые материалы с низкой плотностью. Неграфитизирующиеся углероды также известны как chars , hard carbons или, более разговорно, древесный уголь . Стеклоуглерод также является примером неграфитизирующегося углеродного материала.
Прекурсоры для графитизированных углей проходят через жидкую стадию во время пиролиза ( карбонизации ). Эта текучесть облегчает молекулярную подвижность ароматических молекул, что приводит к реакциям межмолекулярной дегидрогенизационной полимеризации для создания ароматических, пластинчатых (дискообразных) молекул. Они «ассоциируются» для создания новой жидкокристаллической фазы, так называемой мезофазы. Жидкая фаза является доминирующим требованием для производства графитизированных углей. [2]
Неграфитизирующиеся углероды обычно не проходят через жидкую стадию во время карбонизации. Со времен Розалинды Франклин исследователи выдвинули ряд моделей их структуры. Оберлин и коллеги подчеркнули роль основных структурных единиц (BSU), состоящих из плоских ароматических структур, состоящих из менее чем 10–20 колец, с четырьмя слоями или меньше. Сшивание между BSU в неграфитизирующихся углеродах предотвращает графитизацию . [3] Совсем недавно некоторые выдвинули модели, которые включают пятиугольники и другие нешестичленные углеродные кольца. [4]