專利名稱：可膨脹石墨的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可膨脹石墨的制備方法，特別是一種可膨脹石墨制備過程中電泳法插層的制備方法。
背景技術(shù)：
由于天然石墨的碳原子具有六角網(wǎng)狀平面重疊結(jié)構(gòu)，層間以弱的范德華力結(jié)合，在制備可膨脹石墨時(shí)，采用人工方法，在石墨層間插入異類原子、離子、分子，形成石墨層間化合物。部分層間化合物加熱分解，瞬間變成氣體而逸散，在石墨晶體C軸產(chǎn)生幾十倍到幾百倍的膨脹，而制得膨脹石墨。膨脹石墨經(jīng)過碾壓等機(jī)械加工可以制成柔性石墨，廣泛用于密封材料、吸附材料或屏蔽材料等。
現(xiàn)今，可膨脹石墨的制備方法，除化學(xué)法外，還有電化學(xué)方法?；瘜W(xué)方法是通過用一些諸如硫酸、硝酸等強(qiáng)氧化劑進(jìn)行氧化插層；而電化學(xué)方法，是將石墨置于電解液槽中，通過兩個(gè)電極通入脈沖電流，而進(jìn)行陽極氧化處理。上述制備方法存在的缺點(diǎn)為1、化學(xué)方法中，由于大多采用的是強(qiáng)酸作為氧化劑，使得產(chǎn)品中不可避免的殘余硫、氮。而殘硫的強(qiáng)腐蝕性，很大程度上限制了膨脹石墨在密封材料方面以及其他方面的使用。如專利公開號CN 1096767A所公開的方法，以硫酸為介質(zhì)，以過硫酸銨為氧化劑，專利公開號CN 85103917A所公開的方法，使用硝酸和硫酸為氧化劑。2、電化學(xué)方法中，陽極氧化后需要通反向電流進(jìn)行陰極還原，設(shè)備復(fù)雜，如專利公開號CN1061388A所公開的制備方法中的設(shè)備，電極板面積大，陽極側(cè)裝有滲透框。并且目前的電化學(xué)方法仍大多采用強(qiáng)酸作為電解介質(zhì)，并且耗電高，耗時(shí)長。
方面內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種可膨脹石墨的制備方法，要解決的技術(shù)問題是快速制備無硫膨脹石墨。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種可膨脹石墨的制備方法，包括以下步驟(1)將鱗片石墨放置在反應(yīng)槽中平行的電極板之間，將石墨浸泡于反應(yīng)液中，并使其與反應(yīng)液保持良好接觸；(2)在兩電極之間加直流電流，保持電流為100至600毫安；(3)控制反應(yīng)液的阻抗，保持兩電極之間電壓50至250V；(4)氧化后的石墨取出水洗，在30～120℃下進(jìn)行干燥，制得可膨脹石墨。
本發(fā)明鱗片石墨的片層方向與電極板的法線方向之間的夾角不大于15°。
本發(fā)明鱗片石墨的片層方向與電極板平面的法線方向一致。
本發(fā)明反應(yīng)液為有機(jī)酸與硝酸的混合溶液。
根本發(fā)明有機(jī)酸可采用乙酸酐、乙酸或丙酸。
本發(fā)明有機(jī)酸與硝酸混合溶液為有機(jī)酸、濃硝酸、KMnO4和FeCl3的混合液，其質(zhì)量比為有機(jī)酸∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝8～5∶1∶0.1∶0.1。
本發(fā)明反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中，在保持兩電極之間電壓的條件下超聲震蕩3至30分鐘。
本發(fā)明干燥后的可膨脹石墨在600至1100℃高溫處理，可制得膨脹石墨。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用電泳插層工藝來制備膨脹石墨，將鱗片石墨垂直于電極板放置于反應(yīng)槽中，在電場力的作用下，使得異類離子，在電場力的作用下作定向的泳動，從而使插入物快速進(jìn)入到石墨層間而形成石墨層間化合物，利用有機(jī)酸為反應(yīng)介質(zhì)，經(jīng)高溫膨化后的膨脹石墨，無硫含量，并且低氮，有良好的膨脹容積，因而成品有較低的腐蝕性，設(shè)備簡單，產(chǎn)品成品率也較高。


圖1是本發(fā)明反應(yīng)裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示，本發(fā)明中使用的可膨脹石墨的電泳法制備設(shè)備，包括下列幾部分盛有插層物反應(yīng)溶液的反應(yīng)槽1，在反應(yīng)槽1內(nèi)兩側(cè)裝有相平行的鎳電極板2，電極板2尺寸為50×40毫米，將待處理的天然鱗片石墨3夾放在載玻片4中央，并且天然鱗片石墨3方向與平行電極板2方向垂直，或不大于15度，并保持天然鱗片石墨3和反應(yīng)溶液有較好的接觸，再將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中。本發(fā)明的直流電源采用北京六一儀器廠生產(chǎn)的DYY-8B型雙穩(wěn)電泳儀5。
本發(fā)明的可膨脹石墨的電泳法制備設(shè)備，主要是在平行電極板中央形成均勻的電化學(xué)場，而且盡量的保證在這個(gè)電化學(xué)場中待處理的天然鱗片石墨具有相同的反應(yīng)條件，而將天然鱗片石墨垂直放置在兩平行電極板中央，是為了使得天然鱗片石墨平面方向和電場方向一致，而使得插入離子更容易進(jìn)入到石墨層間，加入超聲震蕩是由于反應(yīng)的過程中會造成一定的濃度差異，而超聲震蕩能使得反應(yīng)能均勻、持續(xù)的進(jìn)行。
實(shí)例一1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為100毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在50伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)20分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為35倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例二1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為200毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在50伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)20分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為70倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例三1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為300毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在50伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)20分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為220倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例四1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為400毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在50伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)20分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為238倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例五1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為500毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在50伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)20分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為262倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例六1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為600毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在50伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)20分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為280倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例七1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為300毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在150伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)20分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為272倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例八1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為400毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在150伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)20分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為290倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例九1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為500毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在150伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)20分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為330倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例十1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為600毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在150伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)20分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為305倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例十一1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為300毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在250伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)20分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為295倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例十二1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為400毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在250伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)20分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為315倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例十三1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為500毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在250伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)20分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為285倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例十四1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為600毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在250伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)20分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為275倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例十五1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝8∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并使得鱗片石墨的片層方向和電極板法線方向保持夾角為5°，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為180毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在50伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)30分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為70倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例十六1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝6.5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為180毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在50伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)30分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為150倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例十七1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為180毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在50伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)30分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為200倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例十八1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為300毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在150伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)3分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為120倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例十九1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為300毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在50伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)30分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在30℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為180倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例二十1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為300毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在50伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)30分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在120℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為161倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例二十一1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為300毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在50伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)30分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在920℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為161倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例二十二1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為300毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在50伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)30分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在600℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為80倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例二十三1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并垂直放置于反應(yīng)槽內(nèi)的兩電極中，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為300毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在50伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)30分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在1100℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨的膨脹倍數(shù)約為201倍，產(chǎn)品中無硫的含量。
實(shí)例二十四1、配制反應(yīng)溶液，按乙酸酐∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝5∶1∶0.1∶0.1的比例配制；2、將天然鱗片石墨夾放于載玻片中，并使得鱗片石墨的片層方向和電極板法線方向保持夾角為15°，保持石墨和反應(yīng)溶液有較好的接觸；3、將反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中；4、通直流穩(wěn)流電流，保持電流為300毫安；5、通過控制反應(yīng)溶液的加入，控制兩電極極板的電壓在50伏，6、超聲震蕩，在室溫下，反應(yīng)30分鐘；7、處理后的石墨經(jīng)水洗，并在60℃下干燥；8、干燥后的可膨脹石墨在1100℃的高溫處理，制備膨脹石墨。所制得的膨脹石墨20～30倍的膨脹，產(chǎn)品中無硫的含量。
有機(jī)酸除乙酸酐外，還可采用乙酸或丙酸。
本發(fā)明的方法，在電場力的作用下，利用電泳的方式對鱗片石墨進(jìn)行氧化處理。而不會出現(xiàn)極化現(xiàn)象，并且制備成的可膨脹石墨質(zhì)量好，可制備無硫低氮的可膨脹石墨。本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)越性在于現(xiàn)有的制備技術(shù)中，由于自身存在的一些缺陷，雖然也可以制備高倍數(shù)的膨脹石墨制品，可是其硫含量相對較高。本方法結(jié)合了傳統(tǒng)工藝與電化學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)，采用電泳插層工藝來制備可膨脹石墨，避免了傳統(tǒng)方法的高硫含量，并且主要利用有機(jī)酸為反應(yīng)介質(zhì)。最大程度上降低了產(chǎn)品中有害成分的殘余，并保持良好的膨脹倍數(shù)；而且電泳方法可以做到快速制備，工藝簡單方便。
權(quán)利要求
1.一種可膨脹石墨的制備方法，包括以下步驟(1)將鱗片石墨放置在反應(yīng)槽中平行的電極板之間，將石墨浸泡于反應(yīng)液中，并使其與反應(yīng)液保持良好接觸；(2)在兩電極之間加直流電流，保持電流為100至600毫安；(3)控制反應(yīng)液的阻抗，保持兩電極之間電壓50至250V；(4)氧化后的石墨取出水洗，在30～120℃下進(jìn)行干燥，制得可膨脹石墨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可膨脹石墨的制備方法，其特征在于所述鱗片石墨的片層方向與電極板的法線方向之間的夾角不大于15°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可膨脹石墨的制備方法，其特征在于所述鱗片石墨的片層方向與電極板平面的法線方向一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可膨脹石墨的制備方法，其特征在于所述反應(yīng)液為有機(jī)酸與硝酸的混合溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可膨脹石墨的制備方法，其特征在于所述有機(jī)酸可采用乙酸酐、乙酸或丙酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可膨脹石墨的制備方法，其特征在于所述有機(jī)酸與硝酸混合溶液為有機(jī)酸、濃硝酸、KMnO4和FeCl3的混合液，其質(zhì)量比為有機(jī)酸∶濃硝酸∶KMnO4∶FeCl3＝8～5∶1∶0.1∶0.1。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可膨脹石墨的制備方法，其特征在于所述反應(yīng)槽置于超聲震蕩器中，在保持兩電極之間電壓的條件下超聲震蕩3至30分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可膨脹石墨的制備方法，其特征在于所述干燥后的可膨脹石墨在600至1100℃高溫處理，可制得膨脹石墨。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可膨脹石墨的制備方法，要解決的技術(shù)問題是快速制備無硫膨脹石墨，包括以下步驟(1)將鱗片石墨放置在反應(yīng)槽中平行的電極板之間，將石墨浸泡于反應(yīng)液中，并使其與反應(yīng)液保持良好接觸；(2)在兩電極之間加直流電流，保持電流為100至600毫安；(3)控制反應(yīng)液的阻抗，保持兩電極之間電壓50至250V；(4)氧化后的石墨取出水洗，在30～120℃下進(jìn)行干燥，制得可膨脹石墨。與現(xiàn)有技術(shù)相比，將鱗片石墨垂直于電極板放置于反應(yīng)槽中，在電場力的作用下，使得異類離子，在電場力的作用下作定向的泳動，從而使插入物快速進(jìn)入到石墨層間而形成石墨層間化合物，無硫含量，并且低氮，有良好的膨脹容積，設(shè)備簡單，產(chǎn)品成品率也較高。
文檔編號C01B31/04GK1594076SQ200410027920
公開日2005年3月16日 申請日期2004年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月30日
發(fā)明者曾燮榕, 王明福, 謝盛輝, 李龍, 鄒繼兆, 唐漢玲 申請人:深圳大學(xué)