CN106430178A - 一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法 - Google Patents

一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106430178A
CN106430178A CN201610964766.0A CN201610964766A CN106430178A CN 106430178 A CN106430178 A CN 106430178A CN 201610964766 A CN201610964766 A CN 201610964766A CN 106430178 A CN106430178 A CN 106430178A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphite
expanded graphite
chemical preparation
microwave chemical
free expanded
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610964766.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106430178B (zh
Inventor
传秀云
李志锋
王文清
秦浪
周述慧
汤勇
于海峰
胡志刚
袁来敏
任飞
高野
周南
高扬
程秀峰
邵坤
张家琪
顾野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LIAONING INSTITUTE OF GEOLOGY AND MINERAL RESOURCES
Peking University
Original Assignee
LIAONING INSTITUTE OF GEOLOGY AND MINERAL RESOURCES
Peking University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LIAONING INSTITUTE OF GEOLOGY AND MINERAL RESOURCES, Peking University filed Critical LIAONING INSTITUTE OF GEOLOGY AND MINERAL RESOURCES
Priority to CN201610964766.0A priority Critical patent/CN106430178B/zh
Publication of CN106430178A publication Critical patent/CN106430178A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106430178B publication Critical patent/CN106430178B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法。采用的技术方案是：将石墨与复合氧化剂和插层剂混合后，在20‑100℃下，反应10‑100分钟，用去离子水冲洗至pH为中性，干燥后，于功率500‑1200W下，微波处理5‑60秒，得目标产物。本发明采用平均粒度小于30微米的天然微细鳞片石墨为原料，经微波化学法制备可得膨胀倍率为24ml/g的无硫膨胀石墨，也适合普通天然鳞片石墨。本发明工艺流程简单，易于操作，原料易得且成本低廉，不带入额外硫元素。

Description

一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法
技术领域
本发明属于石墨深加工领域，特别涉及一种采用微波化学法制备微细鳞片无硫膨胀石墨的方法。
背景技术
膨胀石墨是一种重要的无机非金属材料，运用范围包括了电子、冶金、化工、动力能源乃至航天航空领域，是一种极其重要且应用前景广阔的新型材料。膨胀石墨是一种疏松多孔的蠕虫状物质，有大量网格状构造，具有非常大的比表面积，高表面活性，吸附性能尤为突出。膨胀石墨还具备低密度、质轻，耐高温、耐氧化、耐腐蚀，化学稳定性强等一系列显著的优点，是一种非常优秀的环境友好材料。
目前，制备膨胀石墨存在的主要问题是：①主要应用的是100目以上的大鳞片石墨为原料，而对产量非常大且价格便宜的小鳞片石墨，特别是平均粒度小于30微米的微细鳞片石墨应用的较少，由于大鳞片石墨价格高，且日益匮乏，造成生产成本高。②制备的膨胀石墨含硫量较高，达到2.8％-4.5％，且通常所用的试剂为浓硫酸、发烟硝酸、重铬酸钾等对环境有害，或者制备过程中会产生如氮氧化物等对人体有害的气体，不环保，还可能带入新的硫元素，同时还可能对人的身体产生有害影响。③制备过程中采用马弗炉，于950℃膨化得到产品，使用马弗炉高温膨胀要求条件较高，能源消耗很大。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供一种采用平均粒度小于30微米的天然微细鳞片石墨为原料，经微波化学法制备可得膨胀倍率为24ml/g的无硫膨胀石墨，也适合普通天然鳞片石墨。
本发明采用的技术方案是：一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法，包括如下步骤：将石墨与复合氧化剂混合后，在20-100℃下，反应10-100分钟，用去离子水冲洗至pH为中性，干燥后，于功率500-1200W下，微波处理5-60秒，得目标产物。
上述的一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法，所述的干燥为，于温度80-120℃下，放置12-24小时。
上述的一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法，所述的石墨为微细鳞片石墨，粒径≤30μm。
上述的一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法，所述的复合氧化剂是：将五氧化二磷、去离子水和硝酸混合制得。
上述的一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法，所述的复合氧化剂中，每1.0g五氧化二磷，加入0.5-2ml的去离子水和0.5-2.0ml体积百分浓度为50-95％的硝酸。
上述的一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法，按质量比，五氧化二磷:高锰酸钾＝1:0.2-2.0；高锰酸钾:石墨＝1:2.0-6.5。
本发明的有益效果是：
1.本发明，制备的膨胀石墨的膨胀倍率为10-24ml/g。
2.本发明，解决了30μm以下鳞片石墨的利用问题，本发明采用粒径小于30μm的天然微细鳞片石墨制备膨胀石墨，与大鳞片石墨相比，在价格上极大地降低了成本。
3.本发明，克服了传统方法中使用浓硫酸、发烟硝酸、高氯酸、重铬酸钾等造成严重环境污染的原料，及能产生很多对人体有害的气体(如NOX、SOX、Cl2等气体)等的物质。同时也避免了生产过程中带入多余的硫元素，造成膨胀石墨含硫量高的不利因素。
4.本发明，无需使用传统的马弗炉设备，只需家用功率的微波炉即可作为反应设备，节约能源，从而节约了制造成本。
5.本发明，由于五氧化二磷与去离子水反应生成磷酸，此时硝酸和磷酸的混算的氧化效果强于发烟硝酸，同时又不会和发烟硝酸一样产生非常多的氮氧化物，再在高锰酸钾的协助氧化作用之下，使得很难被氧化插层的微细鳞片石墨也能被硝酸根离子插入层间，从而得到可以被充分膨胀的可膨胀石墨。
6.本发明，工艺简单，流程简单，易于操作，原料易得且成本低廉，不带入额外硫元素。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为天然微细鳞片石墨的SEM照片。
图3为实施例1得到的膨胀石墨的SEM照片。
具体实施方式
实施例1
1)复合氧化剂制备：称量五氧化二磷5.0g，加入去离子水5ml，搅拌，冷却后，加入体积百分浓度为68％的硝酸5ml，待用。
2)将粒径小于30μm的天然鳞片石墨(含碳量为99％)4.0g，高锰酸钾1.4g，步骤1)制备的复合氧化剂，充分搅拌，混合均匀，在25℃下反应80分钟，然后用去离子水冲洗至pH为中性，过滤，将滤饼放入烘箱中，于105℃烘干12小时后，将样品放入功率为700W的微波炉中微波40秒，冷却，得膨胀体积为24ml/g的微细鳞片无硫膨胀石墨。
根据图2和图3对比可以获得产物的形貌特征。根据扫描电子显微镜观察，对比分析天然微细鳞片石墨的照片(图2)和实施例1得到的膨胀石墨(图3)。经过实施例1工艺，天然微细鳞片石墨的照片已经被膨胀，得到了膨胀石墨。
实施例2
1)复合氧化剂制备：称量五氧化二磷4.0g，加入去离子水5ml，搅拌，冷却后，加入体积百分浓度为68％的硝酸4ml，待用。
2)将粒径小于30μm的天然鳞片石墨(含碳量为99％)5.0g，高锰酸钾0.8g，步骤1)制备的复合氧化剂，充分搅拌，混合均匀，在60℃下反应40分钟，然后用去离子水冲洗至
pH为中性，过滤，将滤饼放入烘箱中，于105℃烘干12小时后，将样品放入功率为700W的微波炉中微波30秒，冷却，得膨胀体积为15ml/g的微细鳞片无硫膨胀石墨。
实施例3
1)复合氧化剂制备：称量五氧化二磷4.0g，加入去离子水5ml，搅拌，冷却后，加入体积百分浓度为68％的硝酸6ml，待用。
2)将粒径小于30μm的天然鳞片石墨(含碳量为99％)4.0g，高锰酸钾2.0g，步骤1)制备的复合氧化剂，充分搅拌，混合均匀，在80℃下反应20分钟，然后用去离子水冲洗至pH为中性，过滤，将滤饼放入烘箱中，于105℃烘干12小时后，将样品放入功率为700W的微波炉中微波25秒，冷却，得膨胀体积为19ml/g的微细鳞片无硫膨胀石墨。

Claims (6)

1.一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将石墨与复合氧化剂混合后，在20-100℃下，反应10-100分钟，用去离子水冲洗至pH为中性，干燥后，于功率500-1200W下，微波处理5-60秒，得目标产物。
2.根据权利要求1所述的一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法，其特征在于，所述的干燥为，于温度80-120℃下，放置12-24小时。
3.根据权利要求1所述的一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法，其特征在于，所述的石墨为微细鳞片石墨，粒径≤30μm。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法，其特征在于，所述的复合氧化剂是：将五氧化二磷、去离子水和硝酸混合制得。
5.根据权利要求4所述的一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法，其特征在于，所述的复合氧化剂中，每1.0g五氧化二磷，加入0.5-2ml的去离子水和0.5-2.0ml体积百分浓度为50-95％的硝酸。
6.根据权利要求4所述的一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法，其特征在于，按质量比，五氧化二磷:高锰酸钾＝1:0.2-2.0；高锰酸钾:石墨＝1:2.0-6.5。
CN201610964766.0A 2016-11-04 2016-11-04 一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法 Active CN106430178B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610964766.0A CN106430178B (zh) 2016-11-04 2016-11-04 一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610964766.0A CN106430178B (zh) 2016-11-04 2016-11-04 一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106430178A true CN106430178A (zh) 2017-02-22
CN106430178B CN106430178B (zh) 2019-04-30

Family

ID=58179410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610964766.0A Active CN106430178B (zh) 2016-11-04 2016-11-04 一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106430178B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111135794A (zh) * 2020-01-13 2020-05-12 唐山师范学院 氧化铝改性膨胀石墨吸附剂及其制备方法和应用
CN114890415A (zh) * 2022-05-25 2022-08-12 福建邵武科踏高纯石墨有限公司 细鳞片高纯膨胀石墨制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1139647A (zh) * 1996-07-12 1997-01-08 清华大学 可膨胀石墨微波膨化脱硫方法
CN101100298A (zh) * 2007-08-07 2008-01-09 哈尔滨工程大学 一种制备膨胀石墨的方法
CN101591014A (zh) * 2009-06-30 2009-12-02 湖北大学 一种大规模制备单层氧化石墨烯的方法
CN101830458A (zh) * 2010-05-06 2010-09-15 西安交通大学 一种高纯度、高浓度石墨烯悬浮液的制备方法
CN101891186A (zh) * 2010-06-11 2010-11-24 北京工业大学 一种采用微波膨化法制备膨胀石墨的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1139647A (zh) * 1996-07-12 1997-01-08 清华大学 可膨胀石墨微波膨化脱硫方法
CN101100298A (zh) * 2007-08-07 2008-01-09 哈尔滨工程大学 一种制备膨胀石墨的方法
CN101591014A (zh) * 2009-06-30 2009-12-02 湖北大学 一种大规模制备单层氧化石墨烯的方法
CN101830458A (zh) * 2010-05-06 2010-09-15 西安交通大学 一种高纯度、高浓度石墨烯悬浮液的制备方法
CN101891186A (zh) * 2010-06-11 2010-11-24 北京工业大学 一种采用微波膨化法制备膨胀石墨的方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111135794A (zh) * 2020-01-13 2020-05-12 唐山师范学院 氧化铝改性膨胀石墨吸附剂及其制备方法和应用
CN114890415A (zh) * 2022-05-25 2022-08-12 福建邵武科踏高纯石墨有限公司 细鳞片高纯膨胀石墨制备方法
CN114890415B (zh) * 2022-05-25 2024-01-19 福建邵武科踏高纯石墨有限公司 细鳞片高纯膨胀石墨制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106430178B (zh) 2019-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102275908B (zh) 一种石墨烯材料的制备方法
JP2015525182A5 (zh)
CN103173836B (zh) 镁合金微弧氧化低能耗黑色陶瓷膜及制备方法
CN106044763B (zh) 一种室温下制备石墨烯粉体的方法
CN101574641A (zh) 一种环境友好碳纳米管/海藻酸钠重金属离子吸附材料及其制备方法
CN102583343B (zh) 一种大批量制备石墨烯的方法
CN105502364A (zh) 一种以无烟煤为原料制备石墨烯的方法
CN104004496B (zh) 一种还原氧化石墨烯/氧化镍复合吸波材料的制备方法
CN106564867A (zh) 一种添加还原性有机物制备磷酸铁材料的方法
CN105347331A (zh) 一种规模化制备石墨烯的方法
CN104900867A (zh) 一种CNT/Co/MoS2复合材料的制备方法
CN104556016A (zh) 一种石墨烯的低温环保制备方法
CN106430178A (zh) 一种微细鳞片无硫膨胀石墨的微波化学制备方法
CN103204490A (zh) 一种三氧化二铁/碳蛋黄-蛋壳纳米复合结构的制备方法
CN106564881A (zh) 一步法制备还原氧化石墨烯
CN105271191A (zh) 一种还原氧化石墨烯及其制备方法与应用
CN103476226A (zh) 一种高导热石墨散热片的制备方法
CN105154670A (zh) 一种从含铷尾矿中分离富集铷的方法
CN107583606A (zh) 高效除氟的火山岩基多孔陶粒及制备方法和应用
CN112723493B (zh) 一种四氧化三钴/氧化镁-钛复合电极及其制备方法和应用、含氨氮废水的处理方法
CN103788921B (zh) 一种利用γ射线制备还原氧化石墨/纳米镍复合吸波材料的方法
CN106587045B (zh) 氧化石墨烯的生产工艺
CN103346315B (zh) 一种以介孔碳cmk-3为碳源的碳包覆磷酸铁锂材料的制备方法
CN105480965A (zh) 一种石墨烯制备方法
CN103601230B (zh) 一种锂渣综合利用生产化工原料的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 110 000 No. 31 Beiling Street, Huanggu District, Shenyang City, Liaoning Province

Applicant after: Liaoning Institute of Geology and Mineral Resources Co., Ltd.

Applicant after: Peking University

Address before: 110032 No. 29 Beiling Street, Shenyang City, Liaoning Province

Applicant before: Liaoning Institute of Geology and Mineral Resources

Applicant before: Peking University

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant