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第37卷第1期
非金属矿
Vo37 No.
2014年1月
Non-metallic Mines
January, 2014
三元混合氧化剂制备可膨胀石墨
李红莉魏旭王雄彪张么玄陈厚和
南京理工大学化工学院,江苏南京210094)
摘要以天然鳞片石墨为原料,HINO3/KMmO2/HCO2为混合氧化剂,冰乙酸 CH COOH(HIAc)为插层剂制备可膨胀石墨。确定其最佳反
应物用量为:硝酸(mI):高锰酸钾(g):高氟酸(mL):冰乙酸(mlL)为3:1.7:8:2.5,在此条件下最大膨胀容积为510mL/go
关键词可叮膨胀石墨氧化剂插层剂彫胀容积
中图分类号:TQ127.1文献标识码:A文章编号:10008098(2014)01-003403
Preparation of Expandable Graphite by Three Strong Oxidants
Li Hongli Wei Xu Wang Xiongbiao Zhang Yaoxuan Chen Houhe
School of Chemical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, Jiangsu 210094)
Abstract Expandable graphite was prepared by natural fake graphite, HNO /KMNO /HCIO as the mixed oxidant and HAC as the ntercalator
The optimum amount of the reactants were HNO (ml): Kmno () HCIO (ml): HAC(ML)being 3: 1.7: 8: 2.5, under this condition, maximum
expansion volume was of 510 ml/g
Key words expandable graphite oxidant intercalator expansion volume
膨胀石墨是近年来迅速发展的一种新型炭材料,形式进入石墨层间,形成石墨层间化合物即可膨胀石
它是由天然鳞片石墨经氧化、插层反应形成石墨层间墨。当石墨层间化合物受热时,插层剂瞬间分解产生
化合物,再经水洗、干燥高温膨胀而成,外观呈疏松大量气体,形成强大的气压,将石墨片层打开,形成膨
多孔的蠕虫状。目前,国内膨胀石墨主要采用大鳞胀石墨。
片石墨,通过酸浸氧化法和电解氧化法制备,可膨1.2原料、试剂及设备天然鳞片石墨,粒度为
胀石墨传统的化学制备方法主要是使用浓硫酸,这是0.3mm,纯度大于99%硝酸、高锰酸钾、高氯酸、冰
由于硫酸分子插入石墨层间的能力最强。姚永平乙酸,均为分析纯。DF-1集热式恒温磁力搅拌器,烘
以硝酸、双氧水、礫酸为原料,制备的无硫膨胀石墨膨箱,马弗炉。
胀体积达到312mLg。于仁光等的以硫酸和硝酸的1.3实验步聚将天然鳞片石墨、浓硝酸、高锰酸钾、
混酸为氧化剂,癸醇为还原剂,制备低硫可膨胀石曌。高氯酸、冰乙酸分别加入三口烧瓶中,置于40℃恒温
陈小伟?采用NHNO3-H2SO2反应体系通过二次加水浴中反应,反应结束后将产品洗涤至最后一次水洗
料法成功制备出了膨胀体釈达到400mLg的可膨胀液pH值为6~7。抽滤,并在烘箱中烘干3~4h后,得
石墨。林雪梅等以高氯酸-硝酸混合酸为复合氧到可膨胀石墨。
化插层剂,冰乙酸为辅助插层剂,制备无硫可膨胀石2结果与讨论
墨。本实验以HNO√ KMNC-HICO4为混合氧化剂,冰2.13种氧化剂氧化特性的比较分析氧化剂的主
乙酸CH4COOH(HAc)为插层剂制备出了可膨胀石要作用是打开石墨层的边缘,使插层剂顺利插入石墨
墨,并降低了其起始膨胀温度,增大了膨胀容积。
层间,插层反应取决于石墨层间打开的程度。因此氧
1实验部分
化剂的氧化性强弱决定了插层反应能否进行以及进
1.1反应机理石墨层间靠较弱的范德华力相结行的程度,氧化能力过强,易造成石墨的过度氧化,层
合,在一定条件下加入氧化剂,强氧化性物质破坏石间撑开过大,已插入层间的插入剂逸出;氧化能力过
墨层间的范德华力,使石墨片层失去电子,成为带正弱,不能完全打开石墨层间,造成插入剂插入程度不
电荷的离子层,相邻层面的碳原子同性相斥,使层面够甚至插层反应难以进行。
间距增大,在电荷转移驱动力下,插层剂以离子、分子
3种氧化剂的标准电极电势分别为:高锰酸钾
收稿?期:2013-12-08
51V,高氯酸1.23V,硝酸0.96V。在酸性介质下它
通讯作者,E-mai:nihongi0615@sina.cna
们的电极电位变化可表示为
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