可膨胀石墨的制备方法
2024-07-19
可膨胀石墨是利用物理或化学方法将性质异于石墨的外来物质插入石墨片层的层间化合物，高温受热可迅速膨胀制得膨胀石墨。它作为一种新型炭功能材料，具有很多特殊性能，可广泛应用于电极材料、石油化工、防火阻燃、吸油材料、环境保护、医用敷料、军用发烟剂及防静电涂料等领域。因此，对其制备的研究尤为重要。
化学氧化法
化学氧化法是一种制备可膨胀石墨的传统方法，此法将天然鳞片石墨与适量的氧化剂和插层剂均匀混合，控制一定的温度，不断搅拌，经水洗、过滤、烘干即得到可膨胀石墨。化学氧化法以设备简单、操作方便、成本低等优点成为工业上应用相对较多和较成熟的方法。
化学氧化法工艺步骤简单来说包括氧化、插层。石墨的氧化是可膨胀石墨形成的基础条件，这是因为插层反应能否顺利进行，关键取决于石墨层间的打开程度。而天然石墨在常温下具有极好的稳定性和耐酸碱性，故不与酸碱反应，因此，氧化剂的加入成为化学氧化法中必不缺少的关键组分。
氧化剂种类很多，一般采用的氧化剂是固体氧化剂(如高锰酸钾、重铬酸钾、三氧化铬、氯酸钾等)，也可以是一些具有氧化性的液体氧化剂(如过氧化氢、硝酸等)。通过近年来研究发现，制备可膨胀石墨常用的主要氧化剂以高锰酸钾为主。
在氧化剂的作用下，石墨被氧化而使石墨层的中性网状大分子变成带有正电荷的平面大分子，由于同性正电荷的相斥作用，石墨层间距离增大，这就为插层剂顺利进入到石墨层间提供了通道和空间。可膨胀石墨的制备工艺中插层剂多以酸为主，近几年的研究人员主要以硫酸、硝酸、磷酸、高氯酸、混酸和冰乙酸等为主。
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