杜宣锐，罗嗣汉邦，林泽炜，王宇

哈尔滨工业大学化工与化学学院，哈尔滨 150001

1 碳基材料——无机化学课内重点

碳，作为组成化合物种类最多的元素，一直以来都是化学教学必不可少的内容，由碳元素主要组成的有机物是生命的根本，而碳的无机化合物和单质也早就被人熟知。而作为碳元素单质的一种，石墨以它独特的片层结构和良好的导电、导热性，一直以来备受人们关注，也是化学教学中的重点。而与其(碳)相邻的氮也能与碳构成和石墨结构类似的碳化氮，搞清楚这两者之间结构和性质上的联系与区别，有助于学生更好地理解元素和结构方面的知识。

石墨结构主要为六方晶系，也有少量的石墨属于三方晶系。在石墨晶体中，碳原子以sp2杂化的形式和邻近的三个碳原子形成共价键，形成六边形网状结构，同时每个碳原子都还剩余一个未参与杂化的2p轨道，且同时剩余一个单电子，故同一层中还形成了大的离域π键[1]。石墨优良的层向导电、导热性就是来自于这个漫布整个单层石墨的离域π键，而石墨层间的易于滑动也导致了石墨有润滑性。石墨是由一层一层的单层石墨堆垛而成的，而这个神奇的单层石墨，一直以来它的剥离问题就是科学家们研究的焦点，单层石墨还有一个更著名的名字，就是石墨烯。

石墨烯是石墨的单层或者几个薄层组成的二维晶体，2004年由Manchester大学的Geim小组[2]首先通过机械剥离法制备了出来。它的结构单元一般被认为是最稳定的苯六元环，而多连苯六元环可以支撑起石墨烯纵贯整体的离域π键。……