化學氧化過程簡單地包括氧化和嵌入。石墨的氧化是可膨脹石墨形成的基本條件,因為插層反應是否可以順利進行,在于石墨層間的開放程度。而天然石墨在常溫下具有很好的穩定性和耐酸堿性,所以不與酸堿發生反應。因此,氧化劑的加入成為化學氧化中不可或缺的關鍵成分。
氧化劑有很多種。一般使用的氧化劑為固體氧化劑(如重鉻酸l鉀、三氧化鉻等)或一些液體氧化劑(如雙l氧水、硝l酸等)。近年來發現,重鉻酸l鉀是制備可膨脹石墨常用的主要氧化劑。在可膨脹石墨的制備過程中,插層劑大多是酸。
可膨脹性石墨薄片的膨脹特性不同于其他,受熱達到一定溫度時,由于吸留在層間點陣中化合物分解,可膨脹石墨便開始膨脹,稱為起始膨脹溫度,在1000℃時膨脹完全,達到體積。膨脹體積可以達到初始時的200倍以上。膨脹后的石墨稱為膨脹石墨或石墨蠕蟲,由原鱗片狀變成密度很低的蠕蟲狀,形成了一個非常好的絕熱層。膨脹石墨既是膨脹體系中的碳源,又是絕熱層,能有效隔熱,在火災中具有熱釋放率低,450倍高倍可膨脹石墨,質量損失小,產生的煙氣少的特點。
通過相關研究,發現可膨脹石墨復合材料在吸附、儲能、催化劑載體等方面有很多應用。一方面,可膨脹石墨的加入大大提高了材料的性能;另一方面,這歸因于可膨脹石墨豐富的孔結構。因此,可膨脹石墨作為一種新型功能材料,引起了眾多研究者的關注。
為加快煤炭城市轉型發展,大力發展制造業,礦產深加工產業被列為發展方向和項目,其中石墨被列為發展方向。隨著石墨工業技術的不斷發展和下游應用的日趨成熟,可膨脹石墨作為重要的下游產品,在順應材料、防腐涂料、顯示行業等領域發展勢頭良好。此外,可膨脹石墨在石墨密封行業中占有重要地位,其潛在的經濟價值十分可觀。
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