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膨脹石墨的制備方法有哪些?

發布日期:2023-10-01 16:15瀏覽次數:

一、膨脹石墨是什么材料

膨脹石墨是一種新型功能性碳素材料,是由天然石墨鱗片經插層、水洗、干燥、高溫膨化得到的一種疏松多孔的蠕蟲狀物質,其不僅具備天然石墨本身的耐冷熱性,耐腐蝕性、自潤滑等優良性能,還具有天然石墨所沒有的柔軟、壓縮回彈性、吸附性、生態環境協調性、生物形容性、耐輻射性等特性。


膨脹石墨之所以叫這個名字,是因為它遇高溫可瞬間體積膨脹150-300倍,由片狀變為蠕蟲狀,從而結構松散,多孔而彎曲,表面積擴大、表面能提高、吸附鱗片石墨力增強,蠕蟲狀石墨之間可自行嵌合,這樣增加了它的柔軟性、回彈性和可塑性。

二、膨脹石墨制備方法有哪些


膨脹石墨作為一種新型功能材料,具有很多特殊性能,可廣泛應用于電極材料、石油化工、防火阻燃、吸油材料、環境保護、醫用敷料、軍用發煙劑及防靜電涂料等領域,它的制備方法主要有以下七種:

1、化學氧化法

將天然鱗片石墨與適星的氧化劑和插層劑均勻混合,控制一定的溫度,不斷攪拌,經水洗、過濾、烘干即得到可膨脹石墨?;瘜W氧化法以設備簡單、操作方便、成本低等優點成為工業上應用相對較多和較成熟的方法。

2、電化學法

在恒定電流下,以插入物的水溶液為電解液,將石墨與金屬材料(不銹鋼材料、鉑板、鉛板、板等)構成復合陽極,在電解液中插入金屬材料做陰極,構成閉合回路;或是將石墨浮在電解液中,在電解液中同時插入陰、陽極板,通過對兩個電極通電的方法,進行陽極氧化。石墨的表面被氧化成碳正離子,同時在靜電引力和濃度差擴散的共同作用下,酸根離子或其他極性插入劑離子嵌入石墨層間形成膨脹石墨。

3、混合液相法

將插入物質與石墨直接混合,在流動性惰性氣體保護下或密封系統中進行加熱反應制備可膨脹石墨。這種方法反應工藝簡單,反應速度較快,適合大量生產,但形成的產物不穩定。

4、氣相擴散法

將插層劑以氣態形式與石墨進行接觸并發生插層反應,制備可膨脹石墨。一般將石噩和插入物分別置于耐熱玻璃反應器兩端,將其抽真空熔封,所以又名雙室法。

5、爆炸法

利用石置與膨脹劑如KCI04、Mg (CI04) 2*nH20、Zn(N03)2*nH20等制得的煙火藥或混合物,當其被加熱時石墨會同時發生氧化和插層反應形成層間化合物,其再以“爆炸”式的方式進行膨化,從而得到膨脹石墨。

6、熔融法

將石墨與插層物質混合并加熱制備膨脹石墨,這是一種可同時將兩種或兩種以上物質(必須能形成熔融鹽體系)插入石墨層間的制備三元或多元GICs的方法,合成產物穩定性較好,但在反應過程中難以控制產物的階結構與組成。

7、加壓法

將石墨基體與堿土金屬和稀土金屬粉末混合,在加壓條件下,反應生成膨脹石墨。


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