氧化程度对微细鳞片可膨胀石墨结构及膨胀性的影响

以平均粒径为19.71μm的天然微细鳞片石墨为原料,通过化学氧化法制备了具有不同氧化程度的可膨胀石墨,采用XRD、FTIR、Raman、SEM等对可膨胀石墨的结构与膨胀性进行了表征。结果表明：当氧化程度较低时制得的微细鳞片可膨胀石墨由石墨、石墨层间化合物和氧化石墨三相组成;随着氧化程度的增加,氧化石墨相含量与可膨胀石墨结构无序程度逐渐增高,石墨层间化合物相含量先增加后减少,石墨相含量则逐渐降低;氧化促使HSO₄^-或SO₄^2-插入石墨层间,插入层间的HSO₄^-或SO₄^2-量是决定可膨胀石墨膨胀容积的关键因素,制备的微细鳞片膨胀石墨的膨胀容积可达65.9mL·g^-1。     

电解氧化法膨胀石墨形成机理研究

采用现代测试方法对电解氧化法制备的膨胀石墨各阶段产物进行了表征 ,对其形成机理作了一些探讨。结果证实 ,在氧化过程中 ,层间表面的石墨被氧化后 ,与嵌入层间的H2 SO4、H2 O等生成层间化合物 ,该化合物瞬间受高热而分解 ,产生的推力使石墨沿C轴方向膨胀 ,而层平面碳 -碳结构未被破坏。     

石墨层间化合物FeCl3-CrO3-GIC的制备及性能研究

以天然鳞片石墨、CrO₃、CH₃NO₂、FeCl₃为原料，按物质的量的比34∶1.5∶22∶1，利用化学氧化法制备出低温易膨胀、高膨胀容积的石墨层间化合物，300 ℃时膨胀容积为420 mL·g^-1，800 ℃时达到最大膨胀容积630 mL·g^-1，明显优于传统硫酸、硝酸插层的石墨层间化合物。采用SEM、EDS、FTIR、XRD、TG、VSM等技术对石墨层间化合物的组成、结构、性能进行了表征和分析。     

氧化程度对氧化石墨结构与阳离子交换容量的影响

通过改进hummers法制备了不同氧化程度的氧化石墨。采用XRD、FTIR及XPS等对不同氧化程度氧化石墨样品的结构特征、含氧官能团种类与含量及阳离子交换容量进行表征。结果表明,石墨经氧化后结构层上键入羟基(C-OH)、环氧基(C-O-C)和羧基(-COOH)等含氧官能团;随氧化程度的增加,石墨结构逐渐全部转化为氧化石墨结构,C-O-C和-COOH的含量逐渐增大,而C-OH的含量先增大后略有减小,阳离子交换容量也表现为先增大后减小,对应的最大值分别为1.70、3.80和4.50 mmol·g^-1;氧化石墨碳平面上C-OH发生去质子化反应在层间产生H⁺,其他阳离子与之交换进入GO层间域,C-OH的含量是影响氧化石墨阳离子交换容量的主要因素,随C-OH含量的增加,氧化石墨样品的阳离子交换容量增大。     

氧化程度对氧化石墨结构与阳离子交换容量的影响

通过改进hummers法制备了不同氧化程度的氧化石墨。采用XRD、FTIR及XPS等对不同氧化程度氧化石墨样品的结构特征、含氧官能团种类与含量及阳离子交换容量进行表征。结果表明,石墨经氧化后结构层上键入羟基(C-OH)、环氧基(C-O-C)和羧基(-COOH)等含氧官能团;随氧化程度的增加,石墨结构逐渐全部转化为氧化石墨结构,C-O-C和-COOH的含量逐渐增大,而C-OH的含量先增大后略有减小,阳离子交换容量也表现为先增大后减小,对应的最大值分别为1.70、3.80和4.50 mmol·g-1;氧化石墨碳平面上C-OH发生去质子化反应在层间产生H+,其他阳离子与之交换进入GO层间域,C-OH的含量是影响氧化石墨阳离子交换容量的主要因素,随C-OH含量的增加,氧化石墨样品的阳离子交换容量增大。     

石墨及石墨/双马来酰亚胺减摩树脂复合材料的XRD研究

利用X射线衍射对鳞片石墨、可膨胀石墨、膨胀石墨和纳米石墨薄片以及石墨 /双马来酰亚胺、纳米石墨薄片 /双马来酰亚胺减摩复合材料进行了研究,探讨它们之间在结构上的关系以及以复合材料中双马来酰亚胺预聚体对石墨层间距的影响.实验结果表明:可膨胀石墨中插层剂的插入除了增大石墨层间距外,还减小相邻插层剂未插入的石墨层间距;膨胀石墨的结构除了保留强度很弱的石墨特征峰外,还有大量强度极其微弱、层间距大小不一的峰;超声波对膨胀石墨的结构有整合、均匀化作用;双马来酰亚胺预聚体不能插入鳞片石墨层间,而能插入纳米石墨薄片的层间.     

MgAl-PdCl4 水滑石的合成与表征

以MgAl-NO3水滑石为前驱体,用离子交换法将PdCl42-作为客体插入水滑石的层间,通过XRD、IR、DTA、比表面积等表征制备的水滑石,探讨了Pd含量、插层时间、Mg/Al摩尔比以及焙烧温度对制备水滑石结构的影响.结果表明,插层产物中PdCl42-与NO3-共存于层间,PdCl42-的引入,减小了水滑石的层间距,PdCl42-引入量越多,层间距减少的越多.Mg/Al摩尔比在2～4均可以形成MgAl- PdCl4-HLTcs,但是其值增大时,水滑石的层间距逐渐降低.插层交换时间延长有利于PdCl42-插入层间,但从制备水滑石的角度看,晶化时间8 h,即可得到结晶良好的水滑石化合物.DTA分析结果显示,在较高的PdCl42-引入量,或较高的Mg/Al摩尔比时层间PdCl42-失去Cl-转化成PdO的温度在370 ℃左右,层间NO3-的脱除温度在410 ℃附近;在低的PdCl42-引入量,或低的Mg/Al摩尔比两个脱除过程一起进行,在500 ℃左右完成.随着层间PdCl42-的分解及NO3-的脱除,400 ℃时MgO-Al2O3-PdO物相开始形成,600 ℃时基本形成完全,比表面积也达到最大,进一步提高焙烧温度至800 ℃,由于金属氧化物的晶粒变大及出现少量的MgAl2O4尖晶石物相,其比表面积有所下降.     

过硫酸钾插层膨胀-氧化法制备高阳离子交换容量氧化石墨及表征

以过硫酸钾为插层膨胀剂,高锰酸钾为氧化剂,采用膨胀-氧化一步法制备了具有高阳离子交换容量的氧化石墨(GO)。采用扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱对样品的形貌、结构、含氧官能团的种类及含量进行表征。结果表明,过硫酸钾插层膨胀处理能有效抑制GO的过氧化现象,获得片层更轻薄、氧化程度更均匀的GO。随过硫酸钾用量的增加,GO结构中的羟基与环氧基的相对含量比、羧基的相对含量均增大,GO的阳离子交换容量也随之增大,但当过硫酸钾用量过高,插层膨胀后的石墨浮在浓硫酸表面形成厚层,阻碍了后续氧化剂与样品的充分接触,反而使羟基与环氧基的相对含量比降低,导致阳离子交换容量减小。当过硫酸钾与石墨质量比为5∶1时,获得高氧化程度且氧化均匀的GO,此时羟基与环氧基的相对含量比最高,GO的阳离子交换容量为579.5 mmol/100 g。     

不同氧化程度氧化石墨烯的制备及湿敏性能研究

基于氧化石墨烯具有多种含氧官能团和极大的比表面积,研究了不同氧化程度氧化石墨烯的湿敏性能。采用改进的Hummers法制备不同氧化程度的氧化石墨,经过超声分散制备氧化石墨烯水相分散液后,制成氧化石墨烯薄膜湿敏元件。采用X射线衍射、原子力显微镜、红外光谱、拉曼光谱和X射线光电子能谱对实验样品的结构和谱学特性进行表征。结果表明:石墨经氧化后,底面间距增大为0.9 nm左右;随氧化剂用量的增加,氧化石墨中石墨的衍射峰逐渐消失,石墨相微晶尺寸逐渐减小,O/C原子比逐渐增大,氧化程度逐渐升高;氧化石墨烯在水相分散液中可达单层分散,单层氧化石墨烯厚度约为1.3 nm;氧化石墨烯表面接有-OH、C-O-C、C=O和COOH官能团,且官能团含量随氧化程度的升高而增大;氧化石墨烯薄膜元件在室温下对湿度的响应时间约3 s,灵敏度达99%;在11.3%-93.6%相对湿度范围内,元件的电阻随湿度升高显著减小,较高氧化程度的氧化石墨烯薄膜的电阻对数与相对湿度呈线性变化;氧化程度越高,元件灵敏度越高,响应时间越短。     

SO4^2-对铁基催化剂上费托合成反应的影响

以FeCuK/SiO2为母体催化剂,用不同浓度的NH4HSO4水溶液进行等体积浸渍,制备了不同SO42-含量的费托合成(FTS)铁基催化剂.采用原子发射光谱、低温N2吸附、X射线光电子能谱、程序升温还原和穆斯堡尔谱等技术对催化剂进行了表征,并在H2/CO摩尔比0.67,WHSV=2 000 h-1,压力1.5 MPa和温度250℃条件下进行了浆态床FTS反应.结果表明,少量SO42-能促进催化剂在H2中的还原;在合成气还原过程中,少量SO42-对催化剂的碳化程度影响不大,但大量SO42-严重抑制催化剂的碳化.在约500 h的运行实验中,各催化剂样品表现出的催化活性有所差异,但均呈现较好的稳定性.SO42-可抑制水煤气变换反应活性,且随着SO42-含量的增加,抑制作用愈加明显;同时,催化剂上浸渍少量SO42-可有效抑制CH4的生成,提高低碳烯烃的选择性.     

氧化石墨的制备及其有机化处理

Graphite oxide(GO) was successfully prepared by using expandable graphite， which is a new starting material instead of the normally adopted natural graphite. XRD and XPS data indicated that， in the same reaction condition due to the application of expandable graphite， the extent of oxidation for the product， GO， was considerably en-hanced and the period required for oxidation was greatly shortened. In addition， the prepared GO was modified by surfactant， that is the new sample， S-GO， was obtained. As a consequence the extended interlayer space has proved itself to be successfully intercalated by the surfactant.     

石墨氧化过程的XRD/XPS研究

石墨用强氧化剂如硝酸、高氯酸、氯酸钾或高锰酸钾等处理后,在石墨层间形成一种没有化学计量的层间化合物,通常叫做氧化石墨,又称石墨酸犤1犦。氧化石墨的研究历史可追溯到1855年犤2犦,期间,有关氧化石墨的制备及表征的报导获得了广泛的重视。就目前的研究现状而言,普遍认为化学法制备的氧化石墨中存在羟基、环氧官能团和双键结构犤3犦,这一结果已经得到广泛的证实,如FTIR犤4犦结果表明氧化石墨中含有C-OH、-OH、C=O等基团,13CNMR犤5犦也检测到与醚或羟基相联的碳原子,并发现sp2杂化的碳原子,元素分析的结果表明犤6犦,氧化石墨中的C/…     

磷酸铵与多聚磷酸铵插层可膨胀石墨的制备

Expandable graphite intercalated by ammonium phosphate (AP) or ammonium polyphosphate (APP) was prepared by direct intercalation and two-step method, respectively. The products from two-step method show higher expansion volume, more weight increase and more weight loss after expansion, suggesting that the two-step method is a favorable method for preparation of APP intercalated EG. XRD provides convincing evidence for successful formation of APP-EG by showing strong diffraction peak at much lower 2θ angle. Scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) gives more evidence for intercalation of APP in the graphite layers.     

Electrochemical Characteristics of the Negative Electrode in Lithium-Ion Batteries: Effect of Structure and Surface Properties of the Carbon Material

Dependence of charge-discharge characteristics of the carbon electrode of a lithium-ion battery on crystallographic and macrostructural parameters of the carbon material and the on conditions of a preliminary treatment of this material are studied. The conclusion is drawn that, in order to obtain a carbon material that would be optimum for the negative electrodes of lithium-ion batteries, it is necessary to couple technological expedients of various types that would take into account the opposite, by the results, action of various factors (in the first place, dispersion of carbon and an increase in the temperature of its thermal treatment) on such electrochemical characteristics of electrodes as the rate of a charge-discharge process and value of its coulombic efficiency. Characteristics of carbon materials, obtained on the basis of domestic raw materials, which ensure efficient operation of such electrodes, are presented.     

可膨胀石墨的制备

本文研究了一种以天然石墨和混酸为原料，高锰酸钾为氧化剂制备高膨胀容积可膨胀石墨的新方法。其最佳参数为：混酸与石墨的重量比为3∶1；高锰酸钾为石墨重量的8%；反应温度25℃；反应时间0.5 h。制得的可膨胀石墨每克可膨胀体积为375毫升，比传统方法制得的可膨胀石墨高出175 ml/g。     

碳纤维中的单层石墨物相及其对力学性能的影响

依据碳纤维中各种物相的X射线衍射特性, 确认PAN基碳纤维中除了乱层石墨微晶外, 还存在大量的单层六元环C原子层面物相, 建立起两种非完整结晶物相的定量分析方法. 实验结果表明, 随着退火温度由1350 ℃上升到2400 ℃, Tx-3高强型碳纤维中的单层石墨含量由59.6%下降到34.8%, 乱层石墨含量由40.4%上升为65.2%. 与此同时, 碳纤维的拉伸强度则由3.65 GPa下降到2.05 GPa, 而延伸率也由1.04%下降到0.58%. 并对PAN基碳纤维中单层石墨对其力学性能的影响也进行了初步的探讨.     

X-ray photoelectron spectroscopy study of intercalated compounds of fluorinated graphite C2FxBr0.01·yCH3CN

The energy level structure of fluorinated graphite intercalation compounds C₂F_xBr_0.01·yCH₃CN (x = 0.49–0.87, y = 0.084–0.136) has been studied by X-ray photoelectron spectroscopy providing the information on the electronic structure of compounds in question. The analysis of variations of the binding energy of core levels C1s, F1s, and O1s opens the possibility to explore the nature of the chemical bond C-F in the fluorographite matrix with a varying degree of fluorination, as well as to model the structure of these compounds. The examination of decomposition results of spectra into components has revealed the occurrence of C-F fragments, carbon atoms not bonded directly to fluorine atoms, and “graphite-like” areas, whose contribution to the overall structure increases with the degree of matrix fluorination decreasing. The presence of oxygen was considered from the viewpoint of surface phenomena characteristic of low-temperature carbon materials.