RU2370438C2 - Способ получения гибкой графитовой фольги и фольга - Google Patents
Способ получения гибкой графитовой фольги и фольга Download PDFInfo
- Publication number
- RU2370438C2 RU2370438C2 RU2007121577/15A RU2007121577A RU2370438C2 RU 2370438 C2 RU2370438 C2 RU 2370438C2 RU 2007121577/15 A RU2007121577/15 A RU 2007121577/15A RU 2007121577 A RU2007121577 A RU 2007121577A RU 2370438 C2 RU2370438 C2 RU 2370438C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- graphite
- foil
- particles
- carried out
- heat treatment
- Prior art date
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в химической, металлургической, автомобильной и других отраслях техники. Исходные частицы графита для окисления подвергают электрохимической обработке раствором азотной кислоты концентрацией 20-60% с количеством электричества 450-700 мА·час/г. Окисленные частицы графита промывают, сушат и термообрабатывают в безокислительной атмосфере для вспенивания. Получают графитовые червеобразные частицы, расширенные в направлении кристаллографической оси С, которые затем прокатывают в фольгу. Гибкая графитовая фольга характеризуется удельной поверхностью упомянутых расширенных графитовых червеобразных частиц 95-152 м2/г и средним соотношением L/D≥40, где L - длина червеобразной частицы, D - диаметр сечения частицы. Плотность фольги 1,0-1,4 г/л, прочность - 8-17 МПа, упругость - 13-26%. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Область техники.
Изобретение относится к технологии углеграфитовых материалов, в частности к гибкой графитовой фольге и способу ее получения, и может быть использовано в химической, металлургической, автомобильной и других отраслях техники.
Предшествующий уровень техники.
Известен способ получения фольги на основе терморасширенного графита, включающий обработку графита парами борсодержащего соединения при 1700-3000°С до внедрения бора в решетку графита, последующую химическую обработку его окислительной смесью H2SO4+HNO3, термообработку и вальцевание. В результате получают гибкую графитовую фольгу, содержащую незначительное количество бора и имеющую повышенную прочность. Так, при плотности фольги 1,0 кг/м3 и содержании бора в материале от 0,013 до 0,16% прочность составляет от 12,6 до 15 МПа (US 4102960).
Недостатком способа и материала является сложность и многостадийность процесса. Кроме того, графитовая фольга имеет недостаточно высокую однородность.
Наиболее близкое техническое решение раскрывается в патенте RU 2038337.
Известен способ получения фольги, включающий химическую обработку порошка природного графита раствором серной кислоты с окислителем с окислительно-восстановительным потенциалом раствора 1,10-1,80 В (в качестве окислителя используют газообразные озон, хлор, оксид серы или персульфат аммония), гидролиз, промывку, сушку и термообработку окисленного графита при температуре не менее 700°С в камере нагрева при распылении его в потоке нагретого газа-носителя с последующей подачей потока в камеру разрежения с диаметром, превышающим диаметр камеры нагрева в 10-20 раз, последующую прокатку слоя частиц расширенного графита, проводимую при удельном давлении 0,5-3,0 МПа, с промежуточным обжигом и повторной прокаткой, осуществляемой при удельном давлении 5,0-20,0 МПа.
Гибкая графитовая фольга, получаемая в соответствии с данным способом, имеет толщину 0,100 мм и более, плотность 0,5-1,4 г/см3 и состоит из спрессованных расширенных в направлении кристаллографической оси графитовых частиц с фактором формы 3-5 и величиной кристаллитов вдоль оси С, не превышающей 250Å.
К недостаткам известного изобретения относятся низкие прочностные и упругие свойства графитовой фольги.
Раскрытие изобретения.
В основу изобретения положена задача повышения прочностных и упругих свойств фольги.
Поставленная задача решается способом получения гибкой графитовой фольги, включающим обработку исходных частиц графита раствором кислоты с получением окисленных частиц графита, промывку, сушку, термообработку окисленных частиц графита для вспенивания с получением расширенных в направлении кристаллографической оси С графитовых червеобразных частиц и прокатку слоя упомянутых частиц графита в фольгу, в соответствии с которым осуществляют электрохимическую обработку раствором азотной кислоты концентрацией 20-60% с количеством электричества 450-700 мА·час/г, а термообработку проводят в безокислительной атмосфере.
В частных воплощениях изобретения электрохимическую обработку осуществляют при окислительно-восстановительном потенциале 1,9-2,5 В.
Желательно термообработку проводить при 400-900°С и наиболее предпочтительно - при 600-700°С.
Термообработку проводят в атмосфере азота или в атмосфере аргона.
Поставленная задача также решается гибкой графитовой фольгой, выполненной из расширенных в направлении кристаллографической оси С графитовых червеобразных частиц, которая выполнена в соответствии с данным способом и характеризуется удельной поверхностью упомянутых расширенных графитовых червеобразных частиц 95-152 м2/г и средним соотношением L/D≥40, где L - длина червеобразной частицы, D - диаметр сечения частицы.
Сущность изобретения состоит в следующем. Проведение электрохимической обработки графита в разбавленной азотной кислоте (концентрация HNO3 20-58%) с сообщаемым количеством электричества в интервале от 450 до 700 мА·час/г приводит к тому, что внедрение и гидролиз в процессе электрохимической обработки протекают одновременно, способствуя объемному диспергирующему окислению материала (в известном способе проведение гидролиза является самостоятельной операцией способа) и образованию нестехиометрических аддуктов типа оксида графита. При анодном окислении графита в электролитах менее 58% НNО3 Н2О непосредственно участвует в процессе окисления, являясь источником активного кислорода. В этой области при ЕH2>1.9В становится возможной диссоциативная адсорбция воды и высока вероятность нахождения кислорода на поверхности графита в атомарном состоянии, который может химически взаимодействовать с поверхностными функциональными группами (ПФГ) или углеродом. Не исключено каталитическое влияние кислородсодержащих ПФГ и особенно атомарного кислорода на процесс электрохимического интеркалирования. Их наличие на планарных сетках углерода, на границах кристаллитов приводит к деформации графитовой сетки и частичной локализации свободных электронов углерода, то есть к фактическому увеличению положительного заряда графитовых слоев и объемному окислению графитовой частицы. Получаемая таким образом высокодефектная структура графита способна к низкотемпературному вспениванию, а частицы пенографита, полученные при вспенивании в безокислительной атмосфере, например в атмосфере азота, представляют собой отдельные тонкие «червячки», сцепленные между собой, интенсивно черного цвета благодаря наличию на поверхности сажеподобного слоя. Поверхность таких частиц составляет 95-152 м2/г и обеспечивает высокую степень сцепления данных частиц за счет адгезионных сил межмолекулярных поверхностных взаимодействий, приводящую к повышенной механической прочности фольги.
Проведение термообработки для вспенивания в безокислительной атмосфере при относительно низких температурах позволяет также предотвратить окисление графита, развивающееся при высоких температурах, что положительно влияет на улучшение упругих свойств фольги.
В качестве безокислительной атмосферы могут быть использованы любые газы, не вызывающие окисления графита при его нагреве для вспенивания, например аргон, водород, метан и пр. В примерах конкретного выполнения изобретения вспенивание проводили в атмосферах аргона и азота, причем применение последнего, в основном, определялось его невысокой стоимостью.
Пример осуществления изобретения.
В электролизер, содержащий анодную камеру и катод, расположенный в электролите, помещали 25 мл 58% НNО3 и 10 г природного графита со средним размером частиц 200 мкм и проводили анодную обработку графита при постоянном потенциале Е=2,0 В с сообщением количества электричества Q=450 мА·ч/г графита. Затем отделяли твердую фракцию, полученный окисленный графит промывали водой, сушили и термообрабатывали при 600°С в атмосфере азота в течение 3 с. В результате получали пенографит с насыпной плотностью 1 г/л, удельной поверхностью 120 м2/г и соотношением L/D=50.
Затем порошок пенографита подавали в устройство, осуществляющее равномерное распределение материала на движущейся ленте. После этого слой частиц пенографита подвергали прокатке в две стадии до достижения плотности фольги 1±0,05 г/см3.
Из полученной фольги приготавливали образцы для измерения прочностных и упругих свойств.
Режимы обработки и полученные результаты сведены в таблицу 1.
Claims (7)
1. Способ получения гибкой графитовой фольги, включающий обработку исходных частиц графита раствором кислоты с получением окисленных частиц графита, промывку, сушку, термообработку окисленных частиц графита для вспенивания с получением расширенных в направлении кристаллографической оси С графитовых червеобразных частиц и прокатку слоя упомянутых частиц графита в фольгу, отличающийся тем, что осуществляют электрохимическую обработку раствором азотной кислоты концентрацией 20-60% с количеством электричества 450-700 мА·ч/г, а термообработку проводят в безокислительной атмосфере.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что электрохимическую обработку осуществляют с окислительно-восстановительным потенциалом 1,9-2,5В.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку проводят при 400-900°С.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что термообработку проводят при 600-700°С.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку проводят в атмосфере азота.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку проводят в атмосфере аргона.
7. Гибкая графитовая фольга, выполненная из расширенных в направлении кристаллографической оси С графитовых червеобразных частиц, отличающаяся тем, что выполнена в соответствии с любым из предшествующих пунктов формулы и характеризуется удельной поверхностью упомянутых расширенных графитовых червеобразных частиц 95-152 м2/г и средним соотношением L/D≥40, где L - длина червеобразной частицы, D - диаметр сечения частицы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007121577/15A RU2370438C2 (ru) | 2007-06-09 | 2007-06-09 | Способ получения гибкой графитовой фольги и фольга |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007121577/15A RU2370438C2 (ru) | 2007-06-09 | 2007-06-09 | Способ получения гибкой графитовой фольги и фольга |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007121577A RU2007121577A (ru) | 2008-12-20 |
RU2370438C2 true RU2370438C2 (ru) | 2009-10-20 |
Family
ID=41263117
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007121577/15A RU2370438C2 (ru) | 2007-06-09 | 2007-06-09 | Способ получения гибкой графитовой фольги и фольга |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2370438C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2947048A4 (en) * | 2013-01-18 | 2016-10-05 | Private Joint Stock Company Unichimtec Zao Unichimtec | METHOD FOR PRODUCING LOW-DENSITY MATERIALS AND LOW-DENSITY MATERIALS |
-
2007
- 2007-06-09 RU RU2007121577/15A patent/RU2370438C2/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2947048A4 (en) * | 2013-01-18 | 2016-10-05 | Private Joint Stock Company Unichimtec Zao Unichimtec | METHOD FOR PRODUCING LOW-DENSITY MATERIALS AND LOW-DENSITY MATERIALS |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007121577A (ru) | 2008-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shao et al. | Nitrogen-doped graphene and its electrochemical applications | |
Lou et al. | One-step electrochemical synthesis of tunable nitrogen-doped graphene | |
Palanisamy et al. | Direct electrochemistry of glucose oxidase at reduced graphene oxide/zinc oxide composite modified electrode for glucose sensor | |
CA2547524C (en) | Metal oxynitride electrode catalyst | |
US5698088A (en) | Formic acid-graphite intercalation compound | |
Lv et al. | Designed synthesis of WC-based nanocomposites as low-cost, efficient and stable electrocatalysts for the hydrogen evolution reaction | |
CN105562050B (zh) | 一种多孔类石墨烯结构掺杂碳材料及其制备方法与应用 | |
CN110270305B (zh) | 一种鱼鳞状过渡金属硫化物碳纳米材料的应用 | |
CN111244484B (zh) | 一种亚纳米铂基有序合金的制备方法 | |
Abbas et al. | Microbial fuel cells with enhanced bacterial catalytic activity and stability using 3D nanoporous stainless steel anode | |
CN112726193B (zh) | 一种钴氮共掺杂碳纳米管修饰石墨烯纤维、其制备和应用 | |
EP3708535A1 (en) | Method of manufacturing mos2 having 1t crystal structure | |
Gao et al. | Hydrothermal preparation of nest-like CuO nanostructures for non-enzymatic amperometric detection of hydrogen peroxide | |
Bian et al. | Electrochemical synthesis of carbon nano onions | |
Alexeyeva et al. | Kinetics of oxygen reduction on gold nanoparticle/multi-walled carbon nanotube hybrid electrodes in acid media | |
CN108565480B (zh) | 一种具有核壳结构的异原子掺杂石墨烯/炭基材料的制备方法及产品 | |
RU2370438C2 (ru) | Способ получения гибкой графитовой фольги и фольга | |
Kim et al. | Preparation and electrocatalytic activities of platinum nanoclusters deposited on modified multi-walled carbon nanotubes supports | |
Wang et al. | Electrochemical behavior of fluorinated and aminated nanodiamond | |
CN108455565A (zh) | 一种氮掺杂石墨化纳米碳笼的制备方法 | |
CN111545234B (zh) | 一种锌掺杂类石墨烯催化剂及其制备方法和应用 | |
CN111074243A (zh) | 一种在碳材料表面镀银的方法 | |
CN114318406B (zh) | 一种二氧化碳还原制乙烯催化剂、催化电极及制备方法 | |
CN114438537B (zh) | 一种磷掺杂的多孔片状NiCo2O4双功能电催化剂,制备及其应用 | |
CN104117356A (zh) | 用于氧还原反应的非贵金属催化剂的制备方法 |