一种低硫膨胀石墨的制备

可膨胀石墨是一种性能优良的无机材料,被广泛应用于化工、冶金、机械乃至宇航等领域~([1])。而可膨胀石墨产品中残留的硫分会腐蚀金属,因此低硫或无硫可膨胀石墨的研究备受关注~([2])。本论文研究了用混酸系(HNO_3/H_3PO_4)在氧化剂KMnO_4作用下,与天然鳞片石墨反应制备可膨胀石墨的新工艺。在HNO_3氧化插层体系中,探讨了HNO_3的用量与石墨的配比、H_3PO_4用量与石墨的配比、KMnO_4用量与石墨配比、反应时间、反应温度以及pH值对可膨胀石墨体积的影响规律,采用正交实验的方法确定最佳条件是:石墨(g):HNO_3(ml):H_3PO_4(ml):KMnO_4(g)=10:10:15:1.2反应时间20min,反应温度70℃,与已有的方法相比,用此方法制备的可膨胀石墨不含硫,膨胀倍数高,膨胀充分。     

无硫细鳞片可膨胀石墨的制备研究

以75μm天然鳞片石墨为原料,以H_3PO_4、HNO_3为插层剂,以高锰酸钾为氧化剂,采用化学氧化法制备无硫可膨胀石墨。通过单因素实验分析影响因素对石墨膨胀容积的影响,并对制备机理进行初步探讨。结果表明:无硫可膨胀石墨的最佳制备条件为:石墨(g)与混合酸液(mL)配比1∶8,石墨(g)与KMnO_4(g)配比1∶0.15,反应温度35℃,反应时间60min。制得无硫可膨胀石墨的膨胀容积为140m L·g~(-1)。     

低温可膨胀石墨的制备及插层过程特性

可膨胀石墨作为一种新型功能性碳素材料应用广泛,尤其在防火阻燃材料中备受关注,但由于膨化温度过高而在实际生产中受到限制。现以50目天然鳞片石墨为原料,以KMnO_4/HClO_4/NH_4NO_3作为氧化插层体系,探索低温高倍率可膨胀石墨的制备工艺,采用XRD、FTIR和SEM对鳞片石墨、可膨胀石墨及膨胀石墨的结构、形貌和官能团进行了表征和分析。获得插层最佳反应条件为石墨∶KMnO_4∶HClO_4∶NH_4NO_3(质量比)=1∶0.45∶8∶0.12,连续搅拌15min,搅拌速度200r/min,起始膨胀温度为150℃,400℃下膨胀容积为430m L/g。分析表明:经插层后石墨层边缘和层间接枝了插层剂的含氧基团,导致晶体结构完整性下降,层间距增大,层内结构未发生变化。经膨胀后,低温气化的酸根离子呈气体逸出,撑开石墨片层形成丰富的孔隙结构。     

膨胀石墨的化学氧化制备工艺优化

基于60目的鳞片石墨原料,选择H_2SO_4+HNO_3+KMnO_4+FeCl_3作为插层氧化体系,研究了化学氧化工艺中H_2SO_3与HNO_3配比、KMnO_4与FeCl_3添加量、不同膨化温度对石墨膨胀效果的影响。结果表明,石墨的膨胀体积可达70~180mL/g,膨胀倍数达到150~425。优化的工艺参数为:H_2SO_4与HNO_3的质量比为3:1~4:1、KMnO_4与FeCl_3添加量分别为石墨原料含量的2%~4%与4%~6%、膨化温度为1 000℃。     

新型电化学氧化法制备可膨胀石墨

采用电化学氧化法,用H_2SO_4和H_3PO_4做电解液,加入少量的氧化剂K_2Cr_2O_7,并辅助超声振荡制备可膨胀石墨。从H_2SO_4和H_3PO_4的配比、电流密度、电解时间和K_2Cr_2O_7的用量等4个方面讨论了制备可膨胀石墨的最佳工艺条件,并研究辅助超声对膨胀容积的影响。结果表明:在V(H_2SO_4)∶V(H_3PO_4)=1∶1,m(石墨)∶m(重铬酸钾)=1∶0.02,电流密度20 m A/cm~2,电解3 h条件下,电化学氧化辅助超声振荡所得膨胀石墨的膨胀容积可达350 mL/g。     

高倍率低温可膨胀石墨制备的研究

本文以HNO3/HBrO3/KMnO4为氧化插层体系制备低温可膨胀石墨,研究了制备低温可膨胀石墨的最佳条件和物料配比,讨论了插层试剂对起始膨胀温度的影响,提出了氧化插层的机理.研究表明:制备低温可膨胀石墨的反应温度为室温(25 ℃);反应时间40 min;石墨、硝酸、溴酸钠、高锰酸钾的最佳质量比为1∶[KG-·2]3∶[KG-·2]0.1∶[KG-·2]0.07,由此方法制得的可膨胀石墨起始膨胀温度为130 ℃,600 ℃时膨胀容积为350 mL/g.     

高倍率可膨胀石墨的制备及表征

以天然鳞片石墨为原料,采用HNO3/KMnO4/HClO4/HAc为氧化插层体系制备可膨胀石墨,确定了制备可膨胀石墨的最佳条件:反应时间为30 min,反应温度为40℃,HNO3(mL)∶KMnO4(g)∶HClO4(mL)∶HAc(mL)=2.5∶1.9∶8.0∶3.0的条件下,制得的可膨胀石墨的膨胀容积为500 mL/g。并以XRD、SEM、FTIR等仪器,对可膨胀石墨的结构、形貌、和内部组成等进行了分析和表征。     

无硫可膨胀石墨的制备研究

以天然鳞片石墨为原料,以K2Cr2O7/HNO3/HCl O4/CH3COOH作为氧化插层体系,探索了无硫可膨胀石墨的制备工艺。最佳反应条件∶石墨(g)∶重铬酸钾(g)∶硝酸(m L)∶高氯酸(m L)∶冰乙酸(m L)为5∶1.6∶3∶10∶3,氧化温度为30℃,氧化时间为30min,该条件下制备的可膨胀石墨膨胀容积达到320 m L/g。     

超细鳞片石墨制备可膨胀石墨工艺及影响因素

以325目超细鳞片石墨为原材料,K2Cr2O7为氧化剂,浓H2SO4为插层剂,用化学氧化法制备可膨胀石墨(EG),通过正交试验法筛选出最优配方及工艺条件,即m(石墨)誜V(98%H2SO4)誜m(K2Cr2O7)=1誜3誜0.3,反应温度30℃,反应时间15 min,膨胀容积45 mL/g。制取最大膨胀容积EG的最优工艺条件和石墨粒径有关,用小粒径石墨制备EG比用大粒径石墨制备EG需要的氧化剂的量多,完成插层反应所需的时间短。     

天然鳞片石墨制备可膨胀石墨的工艺研究

以攀枝花天然鳞片石墨为原料,高锰酸钾和双氧水为氧化剂,硝酸、硫酸和高氯酸作为插层剂,制备膨胀石墨。实验发现较佳的膨化温度为950 ℃,并以此温度制备膨胀石墨。结果显示,以双氧水和硫酸制备的膨胀石墨其膨胀容积为130.97~221.80 mL/g;以高锰酸钾和硝酸制备的可膨胀石墨其膨胀容积为150.65~247.19 mL/g;以高锰酸钾和高氯酸制备的膨胀石墨,在干燥温度和时间分别为50 ℃和4~5 h时膨胀容积可达300 mL/g以上。实验还采用XRD和SEM对制备的膨胀石墨结构和形貌进行分析,测试结果发现膨胀石墨的结构完整,可用于进一步制备复合相变材料。     

马达加斯加可膨胀石墨的制备与研究

以马达加斯加提纯石墨为原料,分别以醋酸,硫酸,硝酸,高氯酸,磷酸,高锰酸钾为氧化插层剂,在药剂种类,药剂用量,反应时间,反应温度等条件进行单因素试验寻求以马达加斯加石墨为原料制备可膨胀石墨的最佳条件.得到的最佳条件为:石墨质量(g)∶高氯酸体积(mL)∶磷酸体积(mL)∶高锰酸钾质量(g)=3∶9∶2∶0.3,在50℃下反应30 min.可制得膨胀体积为350 mL·g-1的可膨胀石墨,分级后+0.300 mm石墨可制得膨胀体积为480 mL· g-1的可膨胀石墨.XRD和SEM分析证明确实有含氧酸根(H2PO4-,HPO42-,PO43-和ClO4-)的插入使石墨得以受热膨胀.     

影响膨胀石墨体积的制备工艺研究

采用HClO4/H3 PO4/CrO3氧化插层体系制备低温可膨胀石墨,通过对反应物用量、反应温度及反应时间、水洗温度及水洗程度、干燥温度、膨胀温度进行研究,确定了膨胀石墨体积的影响因素.结果表明:反应物m(C)∶m(HClO4)∶m(H3PO4)∶m(CrO3)=1∶3.0∶1.5∶0.8,反应温度45℃,反应时间70...     

微波法制备膨胀石墨及其膨胀特性

以鱼鳞片石墨为原料, 浓硫酸作为插层剂, 高锰酸钾作为氧化剂, 采用化学氧化法制备石墨插层物, 再利用微波辐射石墨插层物快速制备膨胀石墨。膨胀后的石墨颗粒呈"蠕虫"状, 蓬松粗大。随着鳞片石墨尺寸的减小, 膨胀石墨颗粒变得更加纤细, 达到最大膨胀体积时高锰酸钾的用量也随之减少。最佳微波时间为30～60 s, 此时间段内石墨膨胀完全并且无烧蚀。对于3种不同尺寸的鳞片石墨, 颗粒度大于0.42 mm的鳞片石墨在混合质量比m(石墨):m(H₂SO₄):m(KMnO₄)=5:10:4时, 达到最大膨胀体积为285 ml·g^-1。     

无硫膨胀石墨的制备及性能表征

针对传统方法制得的膨胀石墨含硫量高和膨胀容积不稳定的问题,以0.28 mm的鳞片石墨为原料,KMnO4为氧化剂,HClO4和H3PO4为插层剂,经微波炉和马弗炉两种膨胀方式对可膨胀石墨的膨胀容积进行测试,采用正交实验法确定了最佳工艺条件.结果表明:在石墨(g)∶混酸(mL)∶高锰酸钾(g)=1∶4.5 mL(3.6 mL高氯酸∶0.9 mL磷酸)∶0.3,反应温度30 ℃,反应时间60 min,抽滤洗涤至pH值为5~7,80 ℃干燥,于微波炉中高温膨胀,膨胀容积最大,可达350 mL/g.     

过氧乙酸用量对石墨插层效果的影响及其氧化插层机理

以过氧乙酸为氧化剂,通过化学氧化法制备了不同插层效果的可膨胀石墨。利用XRD、FT-IR、SEM等对样品结构、氧化程度、微观形貌进行表征。结果表明,过氧乙酸对石墨有显著的氧化插层效果,在石墨与过氧乙酸体积比为1∶3时制备的可膨胀石墨的膨胀容积达到200 m L/g,其主要技术指标优于国标GB 10698—89中KP 180-Ⅲ型优等品的要求。过氧乙酸氧化机理在于其—COO^-可从石墨层夺取电子,导致石墨被氧化,打开石墨层,插层剂因静电作用进入石墨层间,形成可膨胀石墨。该方法所采用的过氧乙酸由于其成本低、环保等特点,有望应用于膨胀石墨的生产。     

提高柔性石墨材料抗氧化能力的初步探讨

将氧化酸液浸泡处理后的鳞片石墨浸以甲基硅油,烘干、膨胀、压制成柔性石墨板材,可以提高其抗氧化性能。 将氧化酸液浸泡处理后的鳞片石墨烘干、膨胀、压制成柔性石墨板材,再用NH_4H_2PO_4、Zn_3(PO_4)_2、H_3PO_4、H_3BO_3的混合水溶液浸泡处理,其抗氧化性效果更佳,机械强度也略有增加。     

无硫可膨胀石墨的制备及特征

以内蒙古固定碳质量分数为98.86%的天然鳞片石墨为原料,高锰酸钾、硝酸与高氯酸的混酸为氧化插层剂,采用化学氧化法直接插层制备可膨胀石墨。探究混酸配比(质量比)及用量、高锰酸钾质量分数、反应温度、反应时间等因素对可膨胀石墨膨化效果的影响。最佳制备工艺条件为:m(石墨)∶m(高锰酸钾)∶m(混酸)为1∶0.10∶4.5,混酸中硝酸的质量分数为8%,反应温度为40℃,反应时间为45 min,此条件下制得的可膨胀石墨的膨胀容积为410 m L/g。各阶段产物的XRD、FTIR、SEM分析表明,插层后碳层边缘呈现卷曲、张裂和剥离,层间距增大,膨胀后形成独特的"微胞"蠕虫状、贯通柳叶状、不规则多边形的三级孔隙结构。     

化学氧化法二级插层制备膨胀石墨及结构性能表征

采用二级氧化插层法,以50目大鳞片石墨为原料,高锰酸钾(PP)、高氯酸(Pa)、磷酸(PA)和多聚磷酸铵(APP)为氧化插层剂制得高膨胀容积的膨胀石墨(EG)。对不同阶段的石墨产物进行了表征测试。结果表明,二级氧化产物具有相互连通的网络状孔隙结构;通过二级插层,石墨层间成功插入新物质,碳浓度也有所增加;随着氧化程度的增大,石墨层间距显著增大并且残留的鳞片石墨越来越少;相比于一级插层产物,经二级插层后的样品层间接入了新的官能团,并且结构缺陷逐渐愈合。二级插层膨胀石墨的膨胀容积大幅提高,达到了370 mL/g。     

高铁酸盐氧化法制备膨胀石墨的可行性研究

以天然鳞片石墨为原料,浓硫酸和高铁酸钾为插层剂和氧化剂,可使硫酸分子进到石墨层间,是一种绿色且快速制备膨胀石墨的方法.结果表明:该方法制备得到的可膨胀石墨在微波辐射下的膨胀性能明显优于常规加热方式,当石墨(g)、高铁酸钾(g)、浓硫酸(mL)用量之比1∶0.25∶20,反应时间30 min,微波辐射时间20 s时,最大膨胀体积为140 mL·g-1;对石墨膨胀前后的红外光谱、X光射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析,发现高铁酸盐能够有效的削弱石墨层间的范德华力,使硫酸分子进入到层间,但并不能使石墨发生显著地氧化,制得的膨胀石墨具有丰富的网状结构呈现 "蠕虫"状结构特征,表面结构和原料基本一致.     

电化学法制膨胀石墨的改进

研究了高锰酸钾作氧化媒质无隔膜电解制备可膨胀石墨时 ,高锰酸钾用量、硫酸浓度、膨化温度和膨化时间等因素对石墨膨胀体积的影响。研究表明 :在m(H2 SO4 )∶m(KMnO4 ) =90∶1,液固比为 10∶1,电解时F间为 5h ,80 0℃左右膨化 30s～ 5 0s所得膨胀石墨的膨胀体积可达 2 48mL/g。