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| 環(huán)境友好型材料——膨脹石墨的制備方法及應用現狀（一） |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-07-15 10:13:19 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）膨脹石墨又稱(chēng)為柔性石墨，是由天然鱗片石墨經(jīng)化學(xué)或電化學(xué)插層處理、水洗、干燥、高溫膨化制得的。膨化之后的石墨呈蠕蟲(chóng)狀，又稱(chēng)膨脹石墨蠕蟲(chóng)。由于天然鱗片石墨沿微晶c 軸方向膨脹數十倍到數百倍，從而在膨脹石墨蠕蟲(chóng)表面和內部形成許多微小的孔，比表面積大為增加，因此是一種很好的吸附材料。
由于膨脹石墨吸附材料有發(fā)達的網(wǎng)絡(luò )狀孔形結構，有高的比表面積，高的表面活性和非極性，同時(shí)孔系結構中主要以中大孔為主，因此對各種非極性有機分子具有良好的吸附性能。另外，由于膨脹石墨表面有微量的極性基團并且石墨微晶c軸方向與a軸方向吸附具有各向異性，在一定的條件下對極性分子也會(huì )有一定量的吸附。
膨脹石墨還具有低密度、質(zhì)輕的特點(diǎn)，并且耐氧化，耐腐蝕，具有高的化學(xué)穩定性；還可以耐高溫、低溫，無(wú)毒，不會(huì )造成環(huán)境污染。因此，膨脹石墨作為一種優(yōu)良的環(huán)保材料，在廢水、廢氣的治理領(lǐng)域中得到了廣泛的應用與研究。
目前，對于膨脹石墨的準備方法主要有：化學(xué)氧化法、電解氧化法、超聲氧化法、氣相擴散法等。
1 化學(xué)氧化法
化學(xué)氧化法主要是通過(guò)利用石墨與強氧化劑反應，使得一些無(wú)機或有機的小分子插層劑插入到石墨的層間，制得石墨的層間化合物，以及通過(guò)進(jìn)一步的膨化處理制得膨脹石墨材料。
制備用的原料系含碳量為99%以上32～80目的天然高碳鱗片狀石墨，常見(jiàn)得氧化劑為濃硫酸、過(guò)氧化氫、濃硝酸、氯酸鉀、高錳酸鉀、重鉻酸鉀、過(guò)二硫酸銨等，插層劑一般為硝酸、甲酸、乙酸、金屬鹵化物、金屬氧化物等。制備的一般步驟為：在適當溫度下，將不同配比的天然鱗片石墨與氧化劑與插層劑以一定的比例，在不斷攪拌下反應一定時(shí)間，然后水洗至中性，脫水干燥，制得可膨脹石墨材料，再經(jīng)過(guò)高溫膨化反應后，制得膨脹石墨材料。
優(yōu)勢及不足：該方法用的最早，且時(shí)間最長(cháng)，但這種方法存在三廢處理的問(wèn)題。此外，在高溫膨化階段，產(chǎn)生的廢氣含酸濃度過(guò)高，對人體危害較嚴重。
2 電解氧化法
電解氧化法主要是將石墨粉和插層劑溶液放入電解槽內，石墨粉可以是陽(yáng)極的組成部分，也可以是電解液中的懸浮質(zhì)。電解液是稀釋的酸液(插層劑)，濃度很低。帶負電的酸根離子在外電場(chǎng)的作用下，向石墨(陽(yáng)極)周?chē)?，則在石墨層的內外形成了濃度差。酸根離子在濃度差和外電場(chǎng)兩者的共同作用下，向石墨層的間隙侵入，生成層間化合物。一般采用的酸液(插層劑)為硫酸、硝酸、重氯酸等。
優(yōu)勢及不足：電解氧化法反應效果好，電解裝置結果簡(jiǎn)單，生產(chǎn)過(guò)程可以連續進(jìn)行，反應速度快，生產(chǎn)效率高，適合大規模的生產(chǎn)，但設備必須由耐酸腐蝕材料制造。
3 超聲氧化法
在電解法制備膨脹石墨的過(guò)程中，對陽(yáng)極氧化的電解液進(jìn)行超聲波振動(dòng)、超聲波振動(dòng)的時(shí)間與陽(yáng)極氧化的時(shí)間相同，超聲波功率電流小于500mA。
優(yōu)勢及不足：由于超聲波對電解液的振動(dòng)有利于陰陽(yáng)極的極化作用，從而加快了陽(yáng)極氧化的速度，縮短了氧化時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，并節約了能源。
4 氣相擴散法
將石墨和插層物分別置于一真空密封管的兩端，在插層物端加熱，利用兩端的溫差形成必要反應壓差，使得插層物以小分子的狀態(tài)進(jìn)入鱗片石墨層間，從而制得膨脹石墨。
優(yōu)勢及不足：此種方法生產(chǎn)的膨脹石墨的階層數可控制，但其生產(chǎn)成本高。
膨脹石墨作為一種新型的環(huán)境材料已經(jīng)越來(lái)越受到人們的重視，我國對于膨脹石墨在環(huán)境方面的研究與應用相對于國外來(lái)說(shuō)起步晚，研究深度不夠，產(chǎn)品檔次不高，很多的研究仍然處于實(shí)驗室階段。開(kāi)發(fā)出性能更高、效果更好的膨脹石墨材料，并大規模的應用于工業(yè)生產(chǎn)中，不僅有利于環(huán)境領(lǐng)域，同時(shí)也能促進(jìn)材料領(lǐng)域、化學(xué)領(lǐng)域、礦物領(lǐng)域的交叉和綜合發(fā)展，從長(cháng)遠來(lái)看具有巨大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
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