本书从碳的利用和科技发展史入手,介绍了碳在自然生态界的循环圈、碳的化学反应及碳固体材料的多态性，并对碳在传统制造业铝、钢铁及半导体硅冶炼中的作用和相关化学理论进行了总结。系统阐述了传统碳材料如石墨、金刚石、活性炭、炭黑的生产技术和应用，以及新型碳材料如碳纤维、碳纳米管、石墨烯等制备、表征、应用的最新科学发现和应用技术，对于碳材料的未来发展进行了预测和展望。本书涉及碳科学技术的内容涵盖广泛、叙述深入浅出，既是一部通俗易懂的有关碳科学技术的科普图书，也是一本学术性极强的新型碳材料制备、表征及应用的理论专业书，对于从事碳材料相关的科研工作者、工程技术人员以及对碳材料感兴趣的高等院校师生都能够有所帮助。
本书涉及碳科学技术的内容涵盖广泛、叙述深入浅出，既是一部通俗易懂的有关碳科学技术的科普图书，也是一本学术性极强的新型碳材料制备、表征及应用的理论专业书。
申海平，化学工艺博士、正高级工程师，任中国石化集团公司高级专家，主要从事重油高效改质利用、高端碳材料制备及废塑料资源化利用技术开发研究工作。自1989年入职中国石化石油化工科学研究院以来，先后承担渣油加工组合技术国家攻关项目、中石化集团公司十条龙和重大专项攻关课题，对劣质渣油高效轻质化工艺技术和石油基碳纤维纺丝沥青生产以及针状焦等高附加值产品生产技术进行了深入研究，获得中石化科技进步一等奖一项，二等奖一项，三等奖七项，申请相关发明专利五十余件。
第1章从化学元素到固体（001）
1.1地球上的碳（001）
1.2碳化学简史（004）
1.2.1第一发现：火、热和金属（006）
1.2.2开采资源的利用（008）
1.2.3分散碳的用途（009）
1.3碳固体简介（010）
1.3.1自然和人工进化的比较（011）
1.3.2含碳产品的生产和发展（012）
1.4总结和展望（013）
参考文献（013）
第2章碳的多态性（016）
2.1碳原子及其化学键（016）
2.1.1化学键和固体相（017）
2.1.2碳同位素（018）
2.2一种热力学方法（018）
2.2.1关于现象热力学的几点提示（018）
2.2.2碳的平衡态相图（019）
2.3新的分子相（020）
2.4无定形碳（022）
2.4.1主要过程（022）
2.4.2演化与结构特征（024）
2.4.3宏观均质碳（026）
2.4.4多孔和分散碳（028）
2.5从固体到材料（029）
参考文献（029）
第3章天然碳：能源和碳化学（031）
3.1一次能源资源（031）
3.1.1能源的不同形式（031）
3.1.2天然碳的燃烧（034）
3.1.3生产水泥（036）
3.1.4气化和液化过程（037）
3.2碳化学（038）
3.2.1中间产品：煤焦油和沥青（039）
3.2.2固相原材料：焦炭和人造石墨（040）
3.3煤资源的利用（041）
3.3.1一次能源（041）
3.3.2碳化学和碳材料的未来（043）
3.4总结和要点（043）
参考文献（044）
第4章碳在冶金行业中的作用（046）
4.1钢铁行业的起源及演变（046）
4.1.1铸铁和钢的工业生产（048）
4.1.2钢铁行业中的碳（049）
4.2铝的生产（050）
4.2.1电解槽（050）
4.2.2制铝业中的碳（051）
4.3硅的生产（052）
4.3.1冶金硅的获取（052）
4.3.2碳电极（052）
4.4金属碳化物（053）
4.4.1乙炔的合成（053）
4.4.2碳化物耐火材料（053）
4.5总结和要点（054）
参考文献（054）
第5章黑瓷和白瓷（056）
5.1石墨和各向同性碳（056）
5.1.1人造石墨的制备（057）
5.1.2一般物理性质（058）
5.1.3玻璃碳（060）
5.1.4主要的应用领域（060）
5.2热解碳和热解石墨（062）
5.2.1气相化学沉积获得的热解碳（Pyc）（062）
5.2.2纹理结构及物理性质（063）
5.2.3热解石墨及类似物（065）
5.3金刚石薄膜（066）
5.3.1薄片工艺（066）
5.3.2性能及应用领域（068）
5.4总结及要点（068）
参考文献（069）
第6章分散碳及多孔碳（071）
6.1炭黑（071）
6.1.1形成机理及工业制备（071）
6.1.2分类及性能（073）
6.1.3其他碳微粒（074）
6.2成型及应用领域（075）
6.2.1非均相介质的提示（075）
6.2.2主要开发领域（077）
6.3多孔碳和吸附碳（079）
6.3.1一般定义（079）
6.3.2活性炭（082）
6.3.3气体净化和输送（083）
6.3.4在液相中应用（085）
6.4总结和要点（086）
参考文献（086）
第7章纤维及复合材料（089）
7.1碳丝（089）
7.1.1主要系列的历史概况（089）
7.1.2结构特性及物理性质（092）
7.2复合材料（095）
7.2.1碳纤维-基质间界面（095）
7.2.2复合材料和纳米复合材料的主要类别（096）
7.2.3碳-碳复合材料的制备（098）
7.2.4碳-碳复合材料的应用（100）
7.3总结和要点（103）
参考文献（103）
第8章分子碳和纳米碳（105）
8.1合成和生产（105）
8.1.1富勒烯的合成及表征（106）
8.1.2碳纳米管的形成及表征（106）
8.1.3石墨烯带的制备及稳定性（108）
8.2传递和纳米电子学性质（109）
8.2.1单壁碳纳米管和石墨烯带中的电子传递（111）
8.2.2分子晶体管和逻辑电路（112）
8.2.3相关的量子现象（113）
8.3界面的物理化学性质和传感器（114）
8.3.1表面化学功能化（114）
8.3.2富勒烯（114）
8.3.3传感器、生物传感器和执行器（116）
8.3.4生物相容性的评价（118）
8.4总结与展望（118）
参考文献（119）
第9章碳技术与创新（121）
9.1碳材料的演变（121）
9.1.1不同时代的碳材料（121）
9.1.2按活动的范围和目的分类（122）
9.1.3在能源中的作用（124）
9.2社会经济方面（125）
9.2.1经济性评价（125）
9.2.2经济转型与循环经济（127）
9.3结语（128）
参考文献（129）
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