Progrés del treball

Procés de producció de grafit expandible

Oxidació química

El mètode d’oxidació química és un mètode tradicional per preparar grafit expandible. En aquest mètode, el grafit en flocs naturals es barreja amb un agent oxidant i intercalant adequat, es controla a una temperatura determinada, es remou constantment i es renta, es filtra i s’asseca per obtenir grafit expandible. El mètode d’oxidació química s’ha convertit en un mètode relativament madur a la indústria amb els avantatges d’un equipament senzill, un funcionament convenient i un baix cost.

Els passos del procés d’oxidació química inclouen l’oxidació i la intercalació. L’oxidació del grafit és la condició bàsica per a la formació de grafit expandible, ja que si la reacció d’intercalació pot continuar sense problemes depèn del grau d’obertura entre les capes de grafit. la temperatura té una excel·lent estabilitat i resistència als àcids i àlcalis, de manera que no reacciona amb àcids i àlcalis, per tant, l’addició d’oxidant s’ha convertit en un component clau necessari en l’oxidació química.

Hi ha molts tipus d’oxidants, els oxidants que s’utilitzen generalment són oxidants sòlids (com el permanganat de potassi, dicromat de potassi, triòxid de crom, clorat de potassi, etc.), també poden ser alguns oxidants líquids oxidants (com ara peròxid d’hidrogen, àcid nítric, etc.). ). En els darrers anys es constata que el permanganat de potassi és el principal oxidant utilitzat en la preparació de grafit expandible.

Sota l’acció de l’oxidant, el grafit s’oxida i les macromolècules de xarxa neutres de la capa de grafit es converteixen en macromolècules planes amb càrrega positiva. A causa de l’efecte repulsiu de la mateixa càrrega positiva, augmenta la distància entre les capes de grafit, cosa que proporciona un canal i un espai perquè l’intercalador entri a la capa de grafit sense problemes. En el procés de preparació del grafit expandible, l’agent intercalant és principalment àcid. En els darrers anys, els investigadors utilitzen principalment àcid sulfúric, àcid nítric, àcid fosfòric, àcid perclòric, àcid mixt i àcid acètic glacial.

Chemical-oxidation

Mètode electroquímic

El mètode electroquímic es troba en un corrent constant, amb la solució aquosa de l’insert ja que l’electròlit, el grafit i els materials metàl·lics (material d’acer inoxidable, placa de platí, placa de plom, placa de titani, etc.) constitueixen un ànode compost, materials metàl·lics inserits a la electròlit com a càtode, formant un bucle tancat; O el grafit suspès en l'electròlit, en l'electròlit al mateix temps inserit a la placa negativa i positiva, a través dels dos elèctrodes s'energia mètode, oxidació anòdica. La superfície del grafit s’oxida fins a la carbocació. Al mateix temps, sota l'acció combinada de l'atracció electrostàtica i la difusió de la diferència de concentració, s'incorporen ions àcids o altres ions polars intercalants entre les capes de grafit per formar grafit expandible.
En comparació amb el mètode d’oxidació química, el mètode electroquímic per a la preparació de grafit expansible en tot el procés sense fer servir oxidant, la quantitat de tractament és gran, la quantitat residual de substàncies corrosives és petita, l’electròlit es pot reciclar després de la reacció, es redueix la quantitat d’àcid, s’estalvia el cost, es redueix la contaminació ambiental, es redueixen els danys a l’equip i s’allarga la vida útil. En els darrers anys, el mètode electroquímic s’ha convertit gradualment en el mètode preferit per preparar grafit expandible mitjançant moltes empreses amb molts avantatges.

Mètode de difusió de fase gasosa (mètode de dos compartiments)

El mètode de difusió en fase gasosa consisteix en produir grafit expandible posant-se en contacte amb l’intercalador amb grafit en forma gasosa i reacció intercalant. segellat, de manera que també es coneix com el mètode de dues cambres. Aquest mètode s’utilitza sovint per sintetitzar halurs -EG i metalls alcalins -EG a la indústria.
Avantatges: es pot controlar l'estructura i l'ordre del reactor i es poden separar fàcilment els reactius i els productes.
Inconvenients: el dispositiu de reacció és més complex, el funcionament és més difícil, de manera que la sortida és limitada i la reacció a realitzar en condicions d’alta temperatura, el temps és més llarg i les condicions de reacció són molt altes, ser buit, de manera que el cost de producció és relativament alt, no és adequat per a aplicacions de producció a gran escala.

Mètode de fase líquida mixta

El mètode de fase líquida mixta consisteix a barrejar directament el material inserit amb grafit, sota la protecció de la mobilitat del gas inert o del sistema de segellat per a la reacció d'escalfament per preparar grafit expandible. S’utilitza habitualment per a la síntesi de compostos interlaminaris (GIC) de metalls alcalins.
Avantatges: el procés de reacció és senzill, la velocitat de reacció és ràpida, canviant la proporció de matèries primeres de grafit i insercions, es pot arribar a una determinada estructura i composició de grafit expandible, més adequada per a la producció en massa.
Desavantatges: el producte format és inestable, és difícil tractar la substància inserida lliure adherida a la superfície dels GIC i és difícil assegurar la consistència dels compostos interlamel·lars de grafit quan hi ha una gran quantitat de síntesi.

Mixed-liquid-phase-method

Mètode de fusió

El mètode de fusió és barrejar grafit amb material intercalant i calor per preparar grafit expandible. Basat en el fet que els components eutèctics poden reduir el punt de fusió del sistema (per sota del punt de fusió de cada component), és un mètode per a la preparació de GIC ternaris o multicomponents mitjançant la inserció de dues o més substàncies (que han de ser capaços de formar un sistema de sal fosa) entre capes de grafit simultàniament. Generalment s’utilitzen en la preparació de clorurs metàl·lics - GIC.
Avantatges: el producte de síntesi té una bona estabilitat, fàcil de rentar, dispositiu de reacció simple, baixa temperatura de reacció, poc temps, adequat per a la producció a gran escala.
Desavantatges: és difícil controlar l'estructura i la composició de l'ordre del producte en el procés de reacció, i és difícil assegurar la consistència de l'estructura i la composició de l'ordre del producte en la síntesi massiva.

Mètode de compressió

El mètode a pressió consisteix a barrejar matriu de grafit amb metalls alcalins terrosos i pols de metalls de terres rares i reaccionar per produir M-GICS en condicions de pressió.
Inconvenients: només quan la pressió de vapor del metall supera un determinat llindar, es pot dur a terme la reacció d’inserció; No obstant això, la temperatura és massa alta, és fàcil provocar que el metall i el grafit formin carburs, reacció negativa, de manera que la temperatura de reacció s’ha de regular en un interval determinat. reduir la temperatura de reacció. Aquest mètode és adequat per a la preparació de metall-GICS amb baix punt de fusió, però el dispositiu és complicat i els requisits de funcionament són estrictes, de manera que ara s’utilitza rarament.

El mètode d’explosió

El mètode explosiu generalment utilitza grafit i agent d’expansió com KClO4, Mg (ClO4) 2 · nH2O, Zn (NO3) 2 · nH2O piropiros o mescles preparades, quan s’escalfa, el grafit tindrà simultàniament una reacció d’oxidació i intercalació compost de càmbium, que és llavors expandit de manera "explosiva", aconseguint així un grafit expandit. Quan s'utilitza sal de metall com a agent d'expansió, el producte és més complex, que no només té grafit expandit, sinó també metall.

The-explosion-method