混酸插层制备膨胀石墨研究

对采用H2SO4-HNO3-KMnO4-H2O2混酸氧化插层体系制备膨胀石墨进行了研究,采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）和热重一差热法（TG-DTA）分析产物,并提出了氧化插层过程和机理。分析表明：插入剂的插入破坏了原有鳞片石墨层的紧密结构,使碳层间距增大,高温膨胀后,膨胀石墨呈蠕虫状或手风琴状蓬松结构,一个石墨蠕虫由许多微胞连接在一起组成,微胞之间呈现较大的狭缝裂开。氧化插层破坏了鳞片石墨原有的晶体结构,但是未破坏石墨的C—C键,20=29．5。处的特征峰是由石墨插层物结晶区引起的。可膨胀石墨片层。间存在SO4^2-、NO2阴离子插层物。可膨胀石墨在500℃之前的热失重和267℃附近较小的放热峰,均是由石墨插层物的气化、分解所致。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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.     

细鳞片石墨制备低温无硫可膨胀石墨研究

为了制备低温无硫可膨胀石墨,采用HClO_4/H_3PO_4混酸作为插层剂,选择具有强氧化性的KMnO_4作为氧化剂,并对HClO_4、H_3PO_4、KMnO_4的用量进行研究。研究表明:在C(g):HClO_4(mL):H_3PO_4(mL):KMnO_4(g)=1:3:2:0.1,制备出的可膨胀石墨的起始膨胀温度低至150℃,在600℃时膨胀容积已经达到218 mL/g;通过XRD分析插层的情况,SEM观察膨胀石墨的微观形貌,证实经过插层、氧化处理后鳞片石墨的片层结构发生改变。     

膨胀石墨膨胀机理的研究

在进行石墨膨胀实验的过程中，发现压片后的膨胀石墨不能再次膨胀很大倍数，通过XRD研究得出，膨胀石墨仍具有石墨的结构，并且还发现鳞片石墨中灰分的含量越少膨胀体积越大，这些实验结果证明传统的膨胀机理不完善，由此推断出一个新的膨胀机理，石墨的膨胀不仅发生在层间，还发生在鳞片石墨灰分挥发后留下的空位，并对这一结论作了论证。     

文摘

<正>天然微细鳞片石墨微波法制备无硫膨胀石墨[刊,中]/秦浪,传秀云//非金属矿,2014,37(1):1-3以平均粒径20~30μm的天然鳞片石墨为原料,浓硝酸为插层剂,高锰酸钾、五氧化二磷为氧化剂,采用混合酸浸渍法氧化插层制备可膨胀石墨,经过微波法得到膨胀石墨。研究了影响微细鳞片石墨插层和膨胀的主要因素,确定制备膨胀石墨的最佳条件为:石墨、高锰酸钾与五氧化二磷质量比20∶7∶25,硝酸质量分数68%,反应时间80 min,反应温度25     

不同氧化剂制备可膨胀石墨的研究

通过混酸法制备了两种不同氧化剂体系的可膨胀石墨(EG),并采用膨胀容积和X射线(XRD)对EG进行了表征。实验结果表明:K2Cr2O7为氧化剂制备的可膨胀石墨,氧化充分,插层效果好,膨胀容积(EC)大,K2Cr2O7同石墨的最佳比例是0.8∶10。     

水热剥离法制备氧化石墨烯及其结构性能与应用

基于水热剥离法,以膨胀石墨为原料和阳离子表面活性剂为插层剂制备出氧化石墨烯。利用X射线衍射、红外光谱、拉曼光谱、热失重法和冷场扫描电镜等表征了水热处理后的膨胀石墨的晶体结构、表面官能团和形貌等,并初步研究了处理后的膨胀石墨对聚乙烯醇(PVA)薄膜的力学增强作用。结果表明:阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵对膨胀石墨的剥离效果最好,97.6%的膨胀石墨形成了非晶的剥离层,即无规分散的氧化石墨烯片层,1.8%的膨胀石墨经插层剂处理后层间距增大,形成插层结构;添加质量分数为1.0%的经阴离子表面活性剂处理的膨胀石墨即可明显提高PVA薄膜的拉伸断裂强度。     

化学插层自膨胀法制备膨胀石墨的工艺条件及其性能变化

在H2SO4-H2O2体系中,通过添加过硫酸钠(Na2S2O8)作为插层剂,成功制备了膨胀石墨.利用SEM、XRD、FTIR、Raman等对膨胀石墨样品的形貌、结构、官能团、结构有序度等进行了表征,并探讨了过硫酸钠用量对膨胀石墨的膨胀容、电导率的影响,结果表明:过硫酸钠对鳞片石墨有较弱的氧化作用及显著的插层膨胀效果,在...     

膨胀石墨制备及性能研究

采用化学氧化法合成了可膨胀石墨,分析了插层工艺参数对膨胀容积和残余硫含量的影响,初步探讨了可膨胀石墨的插层机理,确定了低硫膨胀石墨的合理工艺参数.最佳配比为石墨∶浓硫酸∶高锰酸钾∶三氯化铁=1.0∶0.33∶0.80∶0.15.其最佳工艺条件反应温度为50℃,反应时间为60min.制得膨胀石墨pH值5.2;水分0.62%;灰分2.8%;挥发分8.6%;硫含量0.48%;膨胀容积235ml/g.     

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.     

影响电化学法制备膨胀石墨的因素

膨胀容积是影响膨胀石墨产品质量的一个重要因素。以大鳞片石墨为原料,用电化学法制备膨胀石墨,采用阳极氧化法制备可膨胀石墨,研究了硫酸量,反应温度,反应时间,电流强度对膨胀容积的影响,优化得到最佳的可膨胀石墨制备的工艺条件。电化学法制备可膨胀石墨的单因素和正交实验结果表明,四个因素对实验结果都有显著影响,顺序为硫酸浓度>电流密度>时间>反应温度。得到最佳实验条件:反应时间为80min,温度为15℃,电流密度为50m A/cm^(2),硫酸质量分数为60%,最终制得膨胀容积为150m L/g的可膨胀石墨。     

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。