Blähgraphit - Ein vollständiger Leitfaden

Mit der rasanten Entwicklung der Materialwissenschaft ist Blähgraphit als neues Kohlenstoffmaterial zu einem Hotspot der Forschung geworden. Aufgrund seiner hervorragenden Leistung und breiten Anwendung. Seine einzigartige Struktur verleiht ihm viele Eigenschaften und birgt großes Potenzial in vielen Bereichen.

Was ist Blähgraphit?

Blähgraphit (EG) ist eine Art Graphitmaterial, das aus natürlichem Lamellengraphit durch chemische oder elektrochemische Interkalationsbehandlung und anschließende schnelle Expansion bei hoher Temperatur hergestellt wird. Natürlicher Lamellengraphit hat eine typische geschichtete Kristallstruktur mit schwachen Van-der-Waals-Kräften, die zwischen den Schichten wirken. Unter der Einwirkung eines Interkalationsmittels können einige kleine Moleküle oder Ionen zwischen Graphitschichten eingefügt werden, um interkalierende Graphitverbindungen zu bilden. Wenn die interkalierende Verbindung bei hoher Temperatur behandelt wird, wird das interkalierende Material zersetzt und verdampft schnell. Die daraus resultierende Expansionskraft bewirkt, dass sich die Graphitschicht in der Richtung senkrecht zur Schicht heftig ausdehnt. Auf diese Weise entsteht ein lockerer, poröser und wurmförmiger, exfolierter Graphit.

Hauptmerkmale von Blähgraphit

Hohe spezifische Oberfläche:

Die einzigartige wurmartige poröse Struktur verleiht ihm eine große spezifische Oberfläche, die im Allgemeinen bis zu 100-1000 m2/g beträgt. Diese Eigenschaft bietet einen breiten Raum für seine Anwendung in der Adsorption, Katalyse und anderen Bereichen. Eine große Anzahl oberflächenaktiver Stellen kann die chemische Reaktion und die Adsorption von Substanzen fördern.

Gute Adsorptionsleistung:

Mit einer großen spezifischen Oberfläche und einer reichhaltigen Porenstruktur hat es eine ausgezeichnete Adsorptionskapazität für eine Vielzahl von Substanzen. (Einschließlich organischer Schadstoffe, Schwermetallionen und Gasmoleküle.) Die Adsorption basiert hauptsächlich auf physikalischer Adsorption, wobei das adsorbierte Material an der Porenoberfläche fixiert wird. Gleichzeitig können einige funktionelle Gruppen auf der Oberfläche einige Stoffe auch chemisch adsorbieren, um die Adsorptionswirkung weiter zu verstärken.

Ausgezeichnete Flexibilität und Komprimierbarkeit:

Wenn es durch eine äußere Kraft zusammengedrückt wird, kann die Struktur bis zu einem gewissen Grad verformt werden und lässt sich nach Aufhebung der äußeren Kraft teilweise wiederherstellen. Diese Eigenschaft macht es haben wichtige Anwendung Wert in Dichtungsmaterialien und anderen Bereichen.

Gute thermische Stabilität und chemische Beständigkeit:

Es wird durch eine spezielle Behandlung von Graphit gewonnen und verfügt über einige hervorragende Eigenschaften von Graphit. So hat es stabile chemische Eigenschaften bei hohen Temperaturen und reagiert nicht mit den meisten chemischen Reagenzien. Gleichzeitig hat es eine hohe Wärmeleitfähigkeit und kann Wärme innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs schnell leiten. Sie können es für den Wärmeaustausch, die Wärmeableitung und andere Bereiche verwenden.

Gute elektrische Leitfähigkeit:

Die Graphitschicht im Inneren behält weiterhin eine gute elektrische Leitfähigkeit, und die Elektronen können sich reibungsloser zwischen den Schichten bewegen. Diese Eigenschaft macht es zu einem potenziellen Anwendungsgebiet im Bereich der Elektronik, z. B. als Batterieelektrodenmaterial oder als Material zur elektromagnetischen Abschirmung.

Verfahren zur Herstellung von Blähgraphit

Auswahl der Rohstoffe

Natürlicher Flockengraphit:

Natürlicher Flockengraphit mit hoher Kristallinität und großer Skalengröße wird in der Regel als Rohmaterial für die Herstellung von Blähgraphit ausgewählt. Die wurmartige Struktur, die nach der Interkalation und der Expansionsbehandlung entsteht, ist vollständiger, und die Eigenschaften sind relativ besser, je größer der Maßstab ist. Gleichzeitig hat der Reinheitsgrad des Graphits einen wichtigen Einfluss auf die Leistung von Blähgraphit. Ein hoher Reinheitsgrad des Graphits kann die nachteiligen Auswirkungen von Verunreinigungen auf die Leistung des Graphits verringern.

Interkalationsmittel:

Die Auswahl des Interkalationsmittels ist eines der wichtigsten Glieder im Zubereitungsprozess. Zu den häufig verwendeten Interkalationsmitteln gehören konzentrierte Schwefelsäure, konzentrierte Salpetersäure, Perchlorsäure und andere stark oxidierende Säuren. Außerdem werden einige Metallsalze wie Eisennitrat, Eisensulfat usw. verwendet. Diese Interkalatoren können unter bestimmten Bedingungen mit Graphit reagieren und kleine Moleküle oder Ionen zwischen Graphitschichten einfügen. Verschiedene Interkalationsmittel haben unterschiedliche Auswirkungen auf den Interkalationseffekt von Graphit und die endgültigen Eigenschaften.

Vorbereitungsschritte und Schlüsseltechnologien

Interkalationsbehandlung:

Mischen Sie natürlichen Flockengraphit und Einlagerungsmittel in einem bestimmten Verhältnis und rühren Sie die Reaktion bei der entsprechenden Temperatur. Nehmen Sie konzentrierte Schwefelsäure als Interkalationsmittel und geben Sie den Graphit langsam bei niedriger Temperatur (0-20 °C) in die konzentrierte Schwefelsäure. Rühren Sie eine gewisse Zeit lang, damit die Schwefelsäuremoleküle vollständig interkalieren. Eine strenge Kontrolle der Temperatur und der Reaktionszeit ist von entscheidender Bedeutung, da der Graphit sonst zu einer übermäßigen Oxidation neigt, die die anschließende Expansion beeinträchtigt. Dieser Schritt ist der Schlüssel zur Exfoliation des Graphits und bildet die Grundlage für die Hochtemperaturexpansion.

Waschen und Trocknen:

Nach der Interkalationsreaktion wird das Produkt gewaschen, um die restlichen Interkalationsmittel und Nebenprodukte zu entfernen. Waschen, bis es neutral ist, und dann trocknen, um Graphiteinlagerungsverbindungen zu erhalten. Es ist notwendig, die Temperatur und die Zeit während des Trocknens zu kontrollieren, um die frühzeitige Zersetzung der Interkalationsverbindungen zu verhindern.

Ausdehnung bei hohen Temperaturen:

Legen Sie die getrocknete Graphiteinlagerungsmasse schnell in einen Hochtemperaturofen bei 800-1000 °C. Die Interkalatoren zersetzen sich und verdampfen bei hoher Temperatur schnell, wodurch eine starke Expansionskraft entsteht. Dadurch dehnt sich die vertikale Schicht der Graphitschicht heftig aus und es entsteht expandierter Graphit. Schnelles Erhitzen ist der Schlüssel, damit sich die Interkalatoren in kurzer Zeit vollständig zersetzen können. Durch das spezielle Verfahren kann auch expandierter Graphit mit einzigartiger Struktur und einzigartigen Eigenschaften gewonnen werden.

Anwendung von Blähgraphit

Schutz der Umwelt

Behandlung von Abwässern

Es hat eine gute Adsorptionsfähigkeit für organische Schadstoffe wie Öl und Phenole sowie Schwermetallionen. Sie können das Adsorptionsmittel verwenden, um Wasser effektiv zu reinigen.

Abgasbehandlung

Es wird zu Adsorptionsmaterialien verarbeitet und in die Anlage gefüllt. Es kann schädliche Gase wie Schwefeldioxid und Stickoxide in Industrieabgasen absorbieren und die Umweltverschmutzung reduzieren.

Feld der Energie

Material der Batterieelektrode

Es hat eine gute Leitfähigkeit, eine große spezifische Oberfläche und kann als negatives Elektrodenmaterial in Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden. Es verbessert die Lade- und Entladeleistung der Batterie und die Zyklenstabilität. Und seine poröse Struktur ist förderlich für Lithium-Ion Speicherung und Übertragung.

Wasserstoffspeichermaterial

Aufgrund der porösen Struktur hat es nach entsprechender Behandlung unter bestimmten Bedingungen eine hohe Wasserstoffspeicherkapazität. Es wird erwartet, dass es zu einer neuen Art von Wasserstoffspeichermaterial wird, um das Problem der Speicherung von Wasserstoffenergie zu lösen.

Industrieller Bereich

Dichtungsmaterial

Mit Flexibilität und Komprimierbarkeit, hat es sich zu einem idealen Dichtungsmaterial, in Form von Blähgraphit Dichtung. Sie können es in verschiedenen Formen für Rohre, Ventile, Druckbehälter und andere Ausrüstung Dichtung, effektiv zu verhindern Leckage unter harten Bedingungen.

Material für den Wärmeaustausch

Aufgrund seiner guten thermischen Stabilität und Wärmeleitfähigkeit können Sie es zur Herstellung von Wärmetauschern verwenden, um die Wärmeleitung zu beschleunigen. Und die Effizienz des Wärmeaustauschs in der Chemie-, Energie- und anderen Industrien zu verbessern.

Elektronisches Feld

Elektromagnetisch abschirmendes Material

Aufgrund seiner guten Leitfähigkeit kann man es als elektromagnetisches Abschirmungsmaterial für Gerätegehäuse, Leiterplatten und andere Teile verwenden. Es kann elektromagnetische Wellen reflektieren und absorbieren und elektromagnetische Strahlung reduzieren.

Material des Sensors

Seine hohe spezifische Oberfläche und Oberflächenaktivität, so dass es Adsorptions- und Reaktionseigenschaften auf bestimmte Gase hat. Sie können es zu einem Gassensor machen, um schädliche Gaskonzentrationen zu erkennen. Auch in Druck- und Feuchtigkeitssensoren und anderen Bereichen hat es Anwendungspotenzial. Bei der Herstellung sensorempfindlicher Materialien können die einzigartige Struktur und die chemischen Eigenschaften von Blähgraphitoxid die Sensorleistung verbessern.

Schlussfolgerung

Blähgraphit hat eine einzigartige Struktur, eine hervorragende Leistung, eine hohe spezifische Oberfläche, eine gute Adsorption, ist flexibel, stabil und leitfähig. Es hat ein großes Potenzial in vielen Bereichen wie Umweltschutz und Energie. Mit der Verbesserung des Herstellungsverfahrens wird sich seine Leistung verbessern und die Kosten werden sinken. Und die zukünftige Forschung wird auch die Anwendung erweitern.