碳化纳米有什么作用？
“碳化”就是让纳米材料产生“黑变”的工艺过程。通过碳化，可以获得一系列性能优异的黑色纳米材料。 例如，我们实验室曾经研发过的活性炭纳米管（ACNTs）[1]，是通过炭化和活化两步骤得到的。
最初，我们从煤焦油中提取出原始的纳米管状分子，然后把这些分子放在高温、高压条件下进行炭化，最后经过酸洗后得到含碳量高于90%的ACNTs。 因为是直接从分子水平开始加工的，所以这种纳米管能够保持较好的原有结构。另外由于表面能的关系，这些纳米管很容易聚集形成更大的聚集体(图1)。
我们的研究发现，当把具有高吸附性能的纳米管用于水处理时，其吸附容量高达8.26mmol/g，远远超过活性炭和纳米氧化铝等等传统吸附剂。而且，因为纳米管的超顺磁性，使其作为高效分子筛具有很大的潜力。 除了活性炭纳米管以外，大家最熟悉的碳纳米管也可以进行“碳化”来制备新的化合物。比如碳分子筛(图2)[2]。
它是将单壁碳纳米管在高温下用氨气浸泡，然后通过控制温度和时间，使得其中某些管段发生断裂，最终变成多孔的分子筛形状。这个反应类似于合成硅胶或者沸石的过程。这种多孔的碳分子筛对气体分子有一定选择性，因此在气体分离领域有着广泛的应用前景。另外值得提的是，它还可以用于癌症的治疗哦！
还有一种最近比较火的碳化技术叫做等离子体激活碳（PAC）。 它是由美国北卡罗来纳大学的科学家发现的。具体的做法是：首先通过电晕放电的方法在泡沫镍表面负载上碳，然后让这层碳暴露在高频的电场中并通以电流，使得其中的碳获得能量，从而发生解聚反应生成自由基。这些带有人工官能团的自由基跟泡沫镍的表面积密切相关，可以通过调节电场强度来调整解聚程度进而控制生成的 PAC 的官能团密度。
由于这个过程是在高温、高压下进行的，因此产生的 PAC 具有高的比表面积和中空的管状结构。最近有报道表明，这种 PAC 对于癌症的治疗同样非常有利。 说了这么多关于 “碳化” 的故事，那么是否真的可以把碳纳米颗粒直接涂到皮肤上呢？ 其实，早在2005年就有科学家做过类似的研究了。不过他们当时是把纳米氧化铁涂到兔子的皮肤上面，然后用磁共振成像来检测它对局部组织的影响。结果表明，这些纳米粒子能够在体内被消化液分解，释放出铁离子而被人体吸收利用。但是他们的研究也发现，经过4周之后，大部分的皮肤损伤都消失了[3]。 所以综合各种研究结果来看，把碳纳米颗粒直接涂到皮肤上也许是有一定安全的，但毕竟实验研究和实际应用还是有区别的，为了保险起见，还是建议大家不要自己尝试操作。