利用硝酸-27S制备高倍可膨胀石墨

以报废液体推进剂硝酸-27S、鳞片石墨、高锰酸钾、硫酸和冰醋酸为原料,采用化学氧化法制备高倍可膨胀石墨.考察了高锰酸钾、硝酸-27S(水吸收液)、冰醋酸用量等因素对可膨胀石墨膨胀容积的影响;通过正交实验确定最佳工艺;采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对可膨胀石墨进行表征.结果表明:最佳工艺为鳞片石墨(g):高锰酸钾(g):硝酸-27S(水吸收液)(mL):硫酸(mL):冰醋酸(mL)=1∶1∶1.25∶1.25∶2,于40℃下反应90 min,所获可膨胀石墨的最大膨胀容积为320 mL·g-1;对膨胀容积影响最大的因素为KMnO4用量;SEM和XRD证实了石墨层间化合物的存在.     

无硫高倍膨胀石墨的制备及影响因素探讨

以鳞片石墨、硝酸、乙酸酐、高锰酸钾为原料，采用化学法经氧化酸化插层、水洗、干燥、高温膨胀过程制备膨胀石墨，利用正交试验方法确定最佳工艺条件，并对相关影响因素及插层机理作了初步探讨。结果表明：按鳞片石墨：硝酸：乙酸酐：高锰酸钾(质量比)=1：0．7：1．5：0．4，反应时间90min，反应温度30℃～40℃的条件可以制备出膨胀体积达478mL/g的高倍无硫膨胀石墨。相关影响因素的大小依次为：高锰酸钾、硝酸、乙酸酐、反应时间，其中高锰酸钾的影响程度远大于其他三个因素。     

膨胀石墨的制备和影响其膨胀体积的因素

以硝酸为氧化剂,冰醋酸、甲酸为插层剂,采用化学氧化的方法制备可膨胀石墨.通过正交试验确定最佳工艺参数:10g鱼鳞片石墨,V(冰醋酸):V(甲酸):V(硝酸)=2:3:4,反应温度为20℃,反应时间为45min,制得可膨胀石墨在600℃时的膨胀体积为260mL/g;通过XRD分析检测插层剂,SEM观察膨胀石墨的表面形貌,测试结果表明,插层剂已插入石墨层间,形成石墨层间化合物,且膨胀石墨的表面形貌为疏松多孔结构.     

可膨胀石墨的制备及谱学特性研究

采用化学氧化法,以石墨粉(≤30μm)为原料,硫酸与高锰酸钾为氧化剂,以及磷酸为辅助插层剂制备出具有高膨胀体积的可膨胀石墨(EG)。通过XRD、Raman、SEM、EDS、FT-IR以及TG-DTA等测试手段对材料的微观结构、形貌、谱学特性及热稳定性进行表征分析。实验结果表明,当硫酸与磷酸体积比为2∶1时,EG氧化-插层效果最好,在400℃时膨胀体积达102ml/g。同时EG片层中含有P、S、Mn等元素,表明可能插入了磷酸、硫酸以及Mn的磷酸二氢盐、硫酸盐等物质。TG-DTA显示,EG的起始膨胀温度在160℃左右,且石墨在氧化-插层后,有序结构没有被完全破坏,部分石墨仍具有很好的耐热氧性。另外,探讨了EG可能的形成及膨胀机理。     

水交换法制备低温可膨胀石墨的研究

采用一种新型的水交换法制备工艺,以天然石墨、高锰酸钾、浓硫酸为原料,制得了在160℃时即可发生膨胀的低温可膨胀石墨.采用热失重分析(TGA)、傅立叶转换红外光谱分析(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其结构进行了表征与分析.结果表明,通过水交换法使得插入石墨层间的主要物质为水,水在低温下瞬间汽化对石墨片层产生张力,导致石墨低温膨胀.因此,石墨发生膨胀时无有害小分子释放,对环境友好.     

低碳细鳞片石墨制备可膨胀石墨的研究

用酸浸泡提纯+H2SO4/H2O2/K2Cr2O7氧化插层体系分步氧化插层复合工艺,以88.22%碳含量、150目的低纯细鳞片石墨制备出可膨胀石墨。研究了浸泡酸、插层剂及分步氧化插层对膨胀体积EV的影响,结合膨胀石墨微观形貌对影响因素进行分析讨论。实验结果表明:用HF预处理2h,H2O2一次氧化1h的鳞片石墨以m(C)∶V(H2SO4)∶m(K2Cr2O7)=1∶4.0∶0.16在超声振荡条件下反应1h,可制备出膨胀体积EV为165mL/g的可膨胀石墨。     

低碳细鳞片石墨制备可膨胀石墨的研究

用酸浸泡提纯+H2SO4/H2O2/K2Cr2O7氧化插层体系分步氧化插层复合工艺,以88.22%碳含量、150目的低纯细鳞片石墨制备出可膨胀石墨。研究了浸泡酸、插层剂及分步氧化插层对膨胀体积EV的影响,结合膨胀石墨微观形貌对影响因素进行分析讨论。实验结果表明:用HF预处理2h,H2O2一次氧化1h的鳞片石墨以m(C)∶V(H2SO4)∶m(K2Cr2O7)=1∶4.0∶0.16在超声振荡条件下反应1h,可制备出膨胀体积EV为165mL/g的可膨胀石墨。     

含磷石墨层间化合物的制备及其膨化性能研究

以天然鳞片石墨、HCl O4、H3PO4、Cr O3为原料,按质量比1∶1∶2∶0.3,利用化学氧化法制备出低温易膨胀、高膨胀容积的石墨层间化合物,300℃时膨胀容积为350 m L·g-1,800℃时达到最大膨胀容积610 m L·g-1,明显优于传统硫酸插层的石墨层间化合物。采用SEM、EDS、XPS、FT-IR、XRD、TG等技术对石墨层间化合物的组成、结构、性能进行表征和分析,结果表明:石墨层间的插入物为PO3-4、Cl O-4、Cr2O2-7;并对化学氧化法插层机理进行了探讨。     

天然石墨负极的氧化改性

针对天然石墨负极的脱嵌锂过程中体积效应和表面活性基团的不利影响,通过硫酸(98%)-双氧水(30%)(1∶1 v/v)氧化和900℃高温煅烧3 h处理制备石墨插层化合物中间体和适度膨胀的石墨样品以改善其倍率和循环寿命。结果表明,膨胀石墨样品石墨层剥离,平均晶粒尺寸从26.8 nm增大至35.2 nm;改性后的石墨样品其倍率性能和循环稳定性均得到明显改善,改性后第50周的容量保持率由45.7%提高到81.3%。     

抗氧化可膨胀石墨及其防火涂料的制备和性能

针对目前含硫可膨胀石墨(EG)抗氧化差等问题,采用最佳工艺:m(石墨)∶m(高氯酸)∶m(高锰酸钾)∶m(乙酸酐)=1∶1∶0.07∶(1～1.4),25℃,3h反应后,再用蔗糖硼酸脂溶液浸渍、脱水、60℃干燥,得到具有抗氧化无硫可膨胀石墨(Anti-O EG).对Anti-O EG的膨胀性能和添加Anti-O EG的防火涂料的防火隔热性能和炭质层微观结构形态进行了比较分析.结果表明,Anti-O EG在形成致密稳定的抗氧化膨胀炭质层和与聚磷酸铵/季戊四醇/三聚氰胺阻燃剂协同等方面具有突出的优点.     

不同粒径膨胀石墨的制备及其微观结构

对化学法制备膨胀石墨的工艺条件的选择进行了分析,以硝酸与磷酸的混酸为插层剂、高锰酸钾为氧化剂制备出了不同粒径的膨胀石墨,利用正交实验和平行实验确定了最佳工艺条件;研究了石墨粒度效应对氧化剂用量的影响;并对不同粒径膨胀石墨的微观结构进行了研究。研究结果表明,制备大鳞片膨胀石墨的最佳工艺为：石墨与混酸的质量体积比为1：4,...     

HClO4-GIC的制备及其柔性石墨的性能

以天然鳞片石墨、高氯酸、硝酸为原料，采用化学法经插层、水洗、干燥、膨化等工艺过程制备膨胀石墨；以石墨蠕虫的膨胀体积为判据，采用正交实验方法确定工艺参数对石墨蠕虫膨胀体积的影响大小：探讨了反应温度、时间、膨化温度，GIC的挥发分对膨胀体积的影响；利用XRD表征了天然鳞片石墨、酸化石墨、柔性石墨的微观结构；利用EDS确定了插入物为HClO4；并对制备的柔性石墨的力学、电／热性能进行了测试。结果表明：工艺参数影响大小依次为反应温度、高氯酸／硝酸间的配比及反应时间、鳞片石墨／高氯酸间的配比。在较宽的温度范围内（室温～100℃），可容易地制备出GIC，且能在低温200℃下膨化。以最佳工艺条件：鳞片石墨：高氯酸：硝酸=1：4：0．15（质量比）制备的GIC，在200℃下膨化，可以制备出膨胀体积达360mL/g的膨胀石墨；在高温900℃下膨化，可以制备出膨胀体积达540mL/g的高倍膨胀石墨。石墨蠕虫经压制成型制备的柔性石墨的抗拉强度、电阻率同其表观体积密度存在密切的相关性，密度增加，抗拉强度增加，电阻率下降；其电阻率与导热率间也存在密切的相关性，电阻率下降，导热率提高，且其导热率高于同电阻率的人造炭／石墨材料的导热率。     

聚丙烯腈/膨胀石墨插层纳米复合材料静电纺丝性能

利用化学氧化和高温膨胀将天然鳞片石墨制备成膨胀石墨(EG),采用沉淀聚合制备聚丙烯腈/膨胀石墨(PAN/EG)插层复合物,进行静电纺丝,对PAN/EG插层复合物及其纤维膜的微观结构、力学性能和热性能进行分析表征。结果表明:EG含量增加,纤维膜的拉伸强度和耐热性增加,纤维直径减小,PAN的平均直径550nm;EG含量为0.5%(wt,质量分数,下同)时,纤维平均直径350nm,此时拉伸强度与PAN相比,在未处理、冷压和热处理的情况下分别提高了95.9%,129%和164%。EG为1%时,玻璃化温度提高了17℃,PAN在氮气中的环化反应放热峰值提高了7℃。     

部分氧化法制备插层石墨/Mn_3O_4复合材料及其电化学性能研究

用浓硫酸、浓硝酸对石墨进行氧化处理,在水浴条件下再将其与高锰酸钾反应,制得插层石墨/四氧化三锰(Mn_3O_4)复合电极材料。并对材料的形貌、结构和电化学进行表征和分析。研究结果表明,水浴回流制备的插层石墨/Mn_3O_4复合材料,具有类石墨结构,呈针状,比表面积大,具有优异超级电容性能。恒流充放电表明,插层石墨/Mn_3O_4复合材料比/Mn_3O_4具有较大的电流放电能力,在1.0A/g电流密度下,插层石墨/Mn_3O_4复合材料比电容为242F/g,Mn_3O_4比电容为112F/g,插层石墨/Mn_3O_4复合材料的比电容比Mn_3O_4高116%。在电流密度0.1A/g时,插层石墨/Mn_3O_4复合材料的比电容为328F/g。     

HClO_4-CrO_3-石墨层间化合物的制备及其性能

以天然鳞片石墨、CrO3、HClO4为原料,采用化学氧化法制备石墨层间化合物(GIC);研究了反应物用量、反应时间、反应温度对石墨层间化合物膨胀容积的影响。结果表明:按石墨∶三氧化铬∶高氯酸(质量比)=1∶0.3∶5,反应温度30℃,反应时间60min的条件,可制得膨胀容积为555mL.g-1的石墨层间化合物。采用FTIR、XRD、TG等技术对石墨层间化合物的组成、结构进行表征和分析得知:石墨层间的插入物为ClO4-、Cr2O72-。GIC性能特点测试结果说明:所制GIC具有低能耗性能、良好的真空安定性、较好的8毫米波动态衰减效果。     

石墨插层化合物的微波法制备工艺研究

以浓硫酸为插入剂,高锰酸钾为氧化剂用化学方法制备出石墨插层化合物,并用微波进行了膨化.通过正交实验优化了制备工艺影响因素,得出了各因素对膨化率由强到弱的影响次序:反应时间,微波功率,H2SO4(g)用量,KMnO,(g)用量.确定出最佳影响因素水平:反应时问1h,微波功率800W,H2SO4用量50g,KMnO4用量4g.膨胀体积可以达到约400mL/g.并用XRD和EDS等技术对样品进行了表征.     

超声剥离二次膨胀石墨制备石墨烯纳米片

以天然鳞片石墨为原料,氧化插层制备可膨胀石墨,微波热解膨胀后,对膨胀石墨进行二次氧化插层并微波膨胀,采用超声剥离法制备出包含大量少层数碳原子的石墨烯纳米片。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱(Raman)对其结构和形貌进行分析。结果表明,氧化插层增大了石墨层间距,膨胀石墨更易于进一步氧化插层引入含氧基团;在微波作用下,石墨内部含氧基团热分解放出气体,进一步增大石墨层间距,甚至部分剥离;对二次膨胀处理的石墨薄片进行超声剥离可得到石墨烯纳米片,大部分石墨烯层数低于5层。     

超声剥离制备石墨烯纳米片及其结构表征

以鳞片石墨为原料,采用插层氧化法制得可膨胀氧化石墨,然后经高温热解获得膨胀石墨,再通过超声剥离得到石墨烯纳米片,采用FTIR、XRD、SEM、TEM和Raman对所得石墨烯纳米片的微观结构进行表征。结果表明,可膨胀氧化石墨在800℃高温热解30 s得到膨胀体积最大的膨胀石墨,由80目和100目鳞片石墨制得的膨胀石墨的最大体积分别为215 mL/g和85 mL/g,且在50℃条件下超声剥离5 h分别得到30~50层和6~20层的石墨烯纳米片。     

制备无硫可膨胀石墨的研究

用硝酸（65％）和乙酸酐混合液、高锰酸钾和天然鳞片石墨反应制备无硫可膨胀石墨,最佳反应条件是：石墨、乙酸酐、硝酸、高锰酸钾的重量比为1：0．8：0．5：0．07,反应时间为40min,反应温度为30℃,可膨胀石墨的膨胀容积为280mL／g;不含硫,含氮量为1．27％,其终端产品柔性石墨不含氮．迄今为止,未见文献报道．     

钠离子电池用膨胀石墨的电化学法制备及性能探究

为了探究膨胀石墨的储钠性能,利用电化学法制备了膨胀石墨,采用XRD对其结构进行了表征,并利用恒电流充放电、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)对其储钠性能进行了分析。结果表明,鳞片石墨经过电化学氧化再经过高温瞬时膨胀之后,层间距略微增大,但依然保持着石墨的层状结构。以二乙二醇二甲醚(DEGDME)为电解液,膨胀石墨对钠离子表现出较好的嵌/脱钠容量、倍率性能和循环性能:当电流密度为700mA/g时,其可逆比容量为110.9mAh/g,是10mA/g时容量的66.8%。在100mA/g电流密度下循环100次时,其第100次循环时的放电比容量为154.8 mAh/g,第一次循环时的放电比容量为134.8 mAh/g,容量保持率为114.8%。通过PITT测试,得出钠离子在膨胀石墨中的化学扩散系数为DNa+=7.7×10-8 cm2/s。