碳黑

一种无定形碳
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碳黑（Black Carbon），又名炭黑，为煤、石油、生物质等不完全燃烧或热解而成的黑色细小粉末状物质，主要成分是碳（90%～99%），含少量氧（0.1%～8%）、氢（0.1%～0.7%）和硫（0~0.7%）等。碳黑是无定形碳，比表面积为10～3000 m²/g，密度为1.8～2.1 g/cm³。碳黑粒子近似球形，基本粒子尺寸为8～500 nm，许多粒子常熔结或聚结成三维键枝状或纤维状聚集体。[1]碳黑是疏水性的，不溶于水、油和其它溶剂，具有一定的导电、导热性能，[4][5]有较强的吸光性，[6]其化学性质稳定、耐酸碱、着色性强。[6][7]
碳黑主要是以石油、沥青、天然气、松脂、焦炭为原料，经炉内燃烧后取其烟尘制成，也可将天然气在真空容器中加热获得。碳黑主要用于轮胎制造、电极制造、塑料制造、油漆制造、颜料、墨汁、唱片等工业。此外，还可用于脱色剂、净化剂、助滤剂等。[8]
碳黑会对环境产生危害，影响气候效应，[9]吸附有毒物质生成有毒气体。碳黑还可以通过吸入或接触进入人体，一定时间滞留可引起尘肺。[10][11]

发现历史

中国是世界上最早生产碳黑的国家之一。在古时候，人们焚烧动植物油、松树枝，收集火烟凝成的黑灰，用来调制墨和黑色颜料，这种被称之为“炱[tái]”的黑灰就是最早的碳黑。[12]元代陆友所著《墨史》一书的记载，魏代的韦诞（公元251年以前），晋代的张金（公元300年以前），唐代的李庭珪[guī]父子祖孙等，都是为了取得作墨的上品原料而从事碳黑制造的能手。宋朝初年，用石油制造的碳黑已经出现，北宋学者沈括在《梦溪笔谈》详细描述了用石油制成石墨的过程。公元十六世纪后，德国、法国、英国等国家，开始以焦油、猪油、树脂等为原料制取炱。1864年美国开始以人造气体经过燃烧，以石板为收集面，用刮板刮下而获得优质炱。直到1872年世界上才首次实现了碳黑的工业规模生产，同时出现了“炭黑”这一术语，这就是近代碳黑工业的开端。1892年发明了槽法碳黑，第二次世界大战前后，炉法碳黑开始出现。[13][14]