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低硫可膨胀石墨的制备

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-03-16   浏览次数:308  分享到: 分享到腾讯微博

可膨胀石墨的含硫量有丽个来源,一是石墨原料自身,二是来自于含有硫元素的氧化剂和插层剂(如硫酸)。因此相应地,采用低含硫量的石墨原料和氧化插层过程尽量减少含有硫元素的插层物插入石墨层间这两条途径,可以降低可膨胀石墨产品及其膨胀石墨产品的含硫量。

采用低含硫量的石墨原料的具体措施是采用高纯度的石墨原料或通过物理化学处理降低石墨原料的含硫量。陈小文等研究发现,含硫量0. 14%的石墨原料经热处理后,含硫量降为0.09%,制得的可膨胀石墨含硫量相应降低了30%多,而膨胀倍数变化不大,表明通过物理化学处理降低石墨原料的含硫量的方法可以降低可膨胀石墨产品的含硫量。

采用有机酸及有机溶剂作为辅助插层剂,减少主插层剂碗酸的用量,是降低可膨胀石墨产品含硫量的最有效办法。李冀辉等研究了一种以冰醋酸为反应介质,在少量浓硫酸存在下,以重铬酸钾作为氧化剂制备低硫可膨胀石墨的方法。在最佳条件下制备的可膨胀石墨产品的含硫量仅为0.68%,其膨胀石墨产品的含硫量为O.08%,膨胀容积260mL/g。李冀辉等还采用乙酸酐为插入剂,双氧水和重铬酸钾为氧化剂制备低硫可膨胀石墨,天然鳞片石墨;

乙酸酐:浓硫酸:H2O2:重铬酸钾的质量比为1:1.4:0.5:巭0.12:0.12的最佳氧化插层体系制备出的可膨胀石墨的膨胀容积达到280mL/g,含硫量仅为0.11%。王玲等研究了采用浓硫酸、浓硝酸和草酸的混合液与天然鳞片石墨反应制备低硫可膨胀石墨的方法,天然磷片石墨:浓硫酸:浓硝酸;草酸的质量比为1:巭2.3:1.7:0.05时制备得到的可膨胀石墨的含硫量为1.63%,膨胀容积为250mL/g,其终端产品柔性石墨的含硫量仅为780mg/kg。

采用金属卤化物作为辅助插层剂也是降低可膨胀石墨产品含硫量的方法之一。其中,采用金属卤化物作为辅助插层研究最多的是三氧化铁。金秋云研究了过二硫酸铵与浓硫酸混合物为氧化插层剂,三氯化铁为辅助插层剂制取可膨胀石墨的方法,发现过二硫酸镀和三氯化铁的使用降低了产品的含硫量。王慎敏等用高锰酸钾和浓硫酸作混合氧化剂,三氯化铁作插入剂,采用半固相浸渍法制备低硫可膨胀石墨,在天然磷片石墨:浓硫酸:高锰酸钾:三氯化铁的质量比为1.0:3.O:0.8:0.2时,制得的可膨胀石墨的膨胀容积为230mL/g,含硫量为0.48%,含硫量仅是传统方法的11%~15%。

此外,还有研究者考察采用微波加热法制备可膨胀石墨以降低产品台硫量的可行性,发现以硫酸为插层剂、双氧水为氧化剂合成可膨胀石墨时,采用微波加热方法制得的可膨胀石墨产品的含硫量比传统加热方法低。有研究者还发现,采用去离子水洗涤和适当提高水洗液的pH值可使可膨胀石墨产品的含硫量降低。
 

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