石墨的晶体结构-j9九游会

石墨的晶体结构(crystal structure of graphite)

英国贝纳尔(j.d.bernal)用x射线衍射法研究了石墨的结构，他于1924年提出理想石墨的结构，又称贝纳尔结构。石墨属于六方晶系构造。

碳原子六角网格第一层对第二层错开六角形对角线的1/2而平行叠合，第三层和第一层位置重复，成abab……序列。在石墨中，碳网层面的这种有规则的叠合方式，层面之间相互关系，常称为石墨关系。从第一层到第三层的a–a距离为石墨晶胞的c向距离，常记为。在常温下，=0.6708nm，层间a–b距离为0.3354nm层面上按碳原子点阵划出许多互相连接的等边平行四边形，其边长为0.2461nm。六方晶系石墨简称六方石墨，其晶体学参数常见表1。 

六方石墨晶胞体积

图1用粗线划出的菱柱体就是六方石墨的单位晶胞。这一晶胞的体积v按下式计算：

v=a²•c•sin60° 

由此得到v=3.519nm。

菱面体石墨混杂在六方石墨中，不能单独分离出来，也可以认为是六方石墨的变体，又称β–石墨。

典型的菱面体石墨结构如图2所示。由下往上，第一层(a)的碳原子对着第二层(b)的碳原子，再对着第三层(c)一个六角环的中央，与四层(a)的碳原子重合；第一层(a)的000碳原子对着第二层(b)的一个六角环的中央，再对着第三层(c)的00碳原子，与第四层(a)的000碳原子重合。层面的叠合呈abcabc……序列。这种序列可划分为二类晶胞，一是正六面体晶胞，用双线划出，晶胞有6个碳原子；二是菱面体晶胞，粗线划出，晶胞有2个碳原子。菱面体晶胞的晶格常数a，按六方石墨晶胞的晶格常数用下式计算： 

晶棱夹角α按下式计算：

菱面体石墨的晶体学参数见表2。

在石墨化程度较高的人造石墨中，有多达17％的菱面体成分，在天然鳞片石墨中最高可达30％。石墨受到机械研磨，层面在剪切力的作用下，作不规则滑移，出现混杂堆叠，如ababcacacabc……等不规则情况，石墨结构受到破坏。但将这种石墨热处理至3000℃，其结构缺陷将得以消除，重新变为abab序列的六方石墨。