可膨脹石墨,指在適當的條件下,酸、堿金屬、鹽類等多種化學物質可插入石墨層間,并與碳原子結合形成新的化學相——石墨層間化合物(Graphite Intercalation on Compounds,簡稱GIC),這種石墨層間化合物就是可膨脹石墨。黑龍江鱗片石墨廠家提示您這種層間化合物在加熱到適當溫度時,可瞬間迅速分解,產生大量氣體,使石墨沿軸方向膨脹成蠕蟲狀的新物質,即膨脹石墨。
常見制備方法如下:
1、化學插層法制備用的初始原料系高碳鱗片狀石墨,其余化學試劑如濃硫酸(98%以上),過氧化氫(28%以上),高錳酸鉀等均使用工業(yè)級試劑。制備的一般步驟為:在適當溫度下,將不同配比的過氧化氫溶液、天然鱗片石墨和濃硫酸以不同的加入程序,在不斷攪拌下反應一定時間,然后水洗至中性,離心分離,脫水后于60℃真空干燥。
2、電化學法在一種強酸電解液中處理石墨粉末以制成可膨脹石墨,水解、清洗和干燥。作為強酸主要使用硫酸或硝酸。此種方法制得的可膨脹石墨有著低硫含量。
3、超聲氧化法制備可膨脹石墨的過程中,對陽極氧化的電解液進行超聲波振動,超聲波振動的時間與陽極氧化的時間相同。由于超聲波對電解液的振動有利于陰、陽極的極化作用,從而加快了陽極氧化的速度,縮短了氧化時間。
4、氣相擴散法將石墨和插層物分別致于一真空密封管的兩端,在插層物端加熱,利用兩端的溫差形成必要反應壓差,使得插層物以小分子的狀態(tài)進入鱗片石墨層間,從而制得可膨脹石墨。此種方法生產的可膨脹石墨的階層數可控制,但其生產成本高。
5、熔鹽法將幾種插入物與石墨混合加熱復,形成可膨脹石墨。
可膨脹石墨的生產過程:
1、可溶性石墨是一種雙氧水與濃硫酸混合形成的強氧化環(huán)境,與石墨層間游離的π鍵形成兩端及電位差使石墨層間被拉開,而混合硫酸中的SO4則以離子團的形式進入層間,并保持著削弱合鍵的模式,形成石墨層插層化合物。
2、保持在石墨層內的H2SO4離子團在高溫下會瞬間分解,在離開石墨層時會產生大量的熱,使石墨從縱向拉長,形成蠕蟲狀,由于它具有這一特性,被稱為可膨脹石墨。
3、以高純石墨生產車間所生產的高純石墨制品為原料,工藝過程僅包括插層反應形成石墨層間化合物,即產生石墨膨脹,不包括膨脹過程。