1. 研究目的与意义(文献综述)
微晶石墨又叫土状石墨粉,无定形石墨粉,黒铅粉,属于隐晶质石墨。主要蕴藏于河北,内蒙,东北,湖南,新疆等地。经地质部门多次勘探,中国现有土状石墨20亿吨是世界储量第一。微晶石墨绝大部分为石墨碳,颜色刚灰,有金属光泽,质软,莫氏硬度1-2,比重2-2.24,化学性质稳定,不受强酸碱影响,有害杂质少,铁、硫、磷、氮、钼,氢含量低,具有耐高温、传热、导电、润滑及可塑性等特点.广泛用于铸造、涂抹、电池、碳素制品、铅笔、颜料、耐火材料、冶炼、增碳剂,铸造保护渣等。规格:分为“wt”——有铁要求(俗称“电碳”),“w”——无铁要求(俗称“铸造”)两大类,主要产品有石墨球、石墨粉、石墨粒、石墨砂,增碳剂。按固定碳含量多少划分为50、65、70、75、78、80、83、85、88共8个等级,石墨粉细度分为45、75、150um(分别相当于325目、200目、100目)。土状石墨主要集中在湖南郴州地区,郴州鲁塘占据全球67%的储存量。且品位良好,在我国内蒙、东北也有少量微晶石墨矿,但品味比较低。利用率不高。
微晶石墨作为一种耐高温耐,且具有良好导腐蚀热、导电性能、润滑和涂敷性能优良的材料,目前广泛应用于冶金、半导体、模具及原子能等工业。各向同性石墨材料更由于其热稳定性,抗辐照性能以及更长的使用寿命成为半导体制备及原子能工业中不可或缺的基础材料[1]。在国民经济的发展和现代化建设有着重要地位和极大的经济价值,具有广泛的应用前景随着近年来这些行业的飞速发展,我国对于各向同性石墨的需求日增,而现在国内生产各向同性石墨的技术还不成熟,尤其原子能工业使用的核级石墨全部依赖进口[2]。所以提升我国石墨产品附加值已迫在眉睫。
近几年,氧化石墨烯(grapheneoxide,go)作为一种能批量制备石墨烯的中间体引起了研究者的广泛关注。go是大量氧化石墨分散于水溶液中产生的单分子层,而氧化石墨(graphiteoxide)是布朗斯特酸(硫酸、硝酸等)-石墨层间化合物在强氧化剂(高锰酸钾、高氯酸钾等)作用下氧化并经水解而成的共价键型石墨层间化合物。相对于石墨烯研究的短暂历史,氧化石墨的研究则可追溯到1859年。英国化学家brodie在探究石墨结构的过程中,利用氯酸钾和发烟硝酸的混合物处理石墨首次制备出氧化石墨。自此,氧化石墨的研究从制备方法到结构模型的完善再到应用的探索就从未停止。通过液相化学氧化制备氧化石墨的方法主要包括:brodie法、standenmaier法和hummers法。三种方法都是在强酸和强氧化剂存在的条件下进行石墨的插层氧化,其中hummers法因具有反应简单、反应时间短、安全性较高和对环境的污染较小等优点而成为目前普遍采用的方法之一[3]。
2. 研究的基本内容与方案
1、以微晶石墨为原料,采用hummers法,经低、中、高温三阶段制得微晶氧化石墨。
天然微晶石墨酸化生成氧化石墨,大致分为低温、中温、高温3个阶段。其中酸化石墨代替低温反应,具体操作为:
酸化反应:将5g微晶石墨加入到干燥的小烧杯中,然后依次加入5ml浓hn03和10ml浓h2so4(其中c:n:s≈1:1:3,质量比),充分搅拌,混匀后静置60min。加水洗涤至洗液ph值为5~6,洗涤完毕后在40~50℃的烘箱中烘干,即得酸化石墨。
3. 研究计划与安排
2月28日~3月15日查阅文献资料,完成开题报告,并上传教务处;
3月15日~5月04日实验阶段,完成石墨试验研究;
5月05日~5月18日撰写论文,并上传教务处;
4. 参考文献(12篇以上)
[1]王宁,申克,郑永平,等.微晶石墨制备各向同性石墨的研究[j].中国非金属矿工业导刊2011,2:11.,,
[2]孙戈.等静压石墨的研究与探讨[j].碳素,2004,(2):8-11.
[3]张佳利.化学还原氧化石墨烯及其衍生物的制备_性质和应用研究[d].上海交通大学2011,25.
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