详细介绍: 活性炭具有碳材料的的电学性能,它的石墨导电原理是这样的:金属材料的晶格中充满着自由电子,因此是电的良导体。对于金属一个 很小的电场就可以提供一定的能量,使自由电子在电场的影响下流动,而在 半导体中,则需要可观的能量才能破坏化学键以释放电子。在绝缘材料中, 化学键的电子很牢固,以致加热也不能使这些电子获得自由,除非达到使晶 体熔化或者逐渐蒸发的程度。石墨晶体在层面方向是由碳原子组成的向四面 扩展的六角环形层状大分子,碳原子与碳原子之间的结合键是共价键叠加金 属键。由于金属键的存在,所以石墨在层面方向有良好的导电性,但是石墨 晶体在层与层之间是由较弱的分子键联系的,故导电能力差很多。可以用金 属键自由电子的存在解释石墨导电的原因,但是不能解释为什么石墨的导电 能力随温度而变化及随晶格的完善而增加,只有应用电子激发的量子理论才 能解释。
可以用能带模型来解释固体材料的导电状态和非导电状态,这个能带模 型主要依据科学家泡利的不相容原理来考虑电子的允许量子态。泡利原理指 出,在一个给定量子态中,最多只能有两个电子(具有相反的自旋〉,这个 原理说明孤立原子的壳状结构,电子环绕原子核形成若干层,每层中的电子 具有特定的能级。因为电子倾向于处在最低可被占据的能级上,故只有当每 个较低的能级都充满了电子,其余的电子才能填充到较高的能级中。 |