Eksfoliye Grafit - Eksiksiz Bir Kılavuz

Malzeme biliminin hızla gelişmesiyle birlikte, yeni bir karbon malzeme olarak pul pul dökülmüş grafit, araştırmaların odak noktası haline gelmiştir. Mükemmel performansı ve geniş uygulama alanı nedeniyle. Eşsiz yapısı birçok özellik kazandırır ve birçok alanda büyük potansiyele sahiptir.

Pul pul dökülmüş grafit nedir?

Eksfoliye grafit (EG), doğal pul grafitten kimyasal veya elektrokimyasal interkalasyon işlemi ve ardından yüksek sıcaklıkta hızlı genleşme ile yapılan bir tür grafit malzemedir. Doğal pul grafit, katmanlar arasında zayıf van der Waals kuvvetlerinin bağlandığı tipik bir katmanlı kristal yapıya sahiptir. İnterkalasyon ajanının etkisi altında, bazı küçük moleküller veya iyonlar grafit interkalasyon bileşikleri oluşturmak için grafit katmanları arasına yerleştirilebilir. İnterkalasyon bileşiği yüksek sıcaklıkta işlem gördüğünde, interkalasyon malzemesi ayrışır ve hızla buharlaşır. Ortaya çıkan genleşme kuvveti, grafit tabakanın tabakaya dik yön boyunca şiddetli bir şekilde genişlemesine neden olur. Böylece gevşek, gözenekli ve solucan benzeri pul pul dökülmüş grafit oluşur.

Eksfoliye grafitin temel özellikleri

Yüksek özgül yüzey alanı:

Benzersiz solucan benzeri gözenekli yapısı, genellikle 100-1000 m2 / g'ye kadar geniş bir spesifik yüzey alanına sahip olmasını sağlar. Bu özellik, adsorpsiyon, kataliz ve diğer alanlardaki uygulamaları için geniş bir alan sağlar. Çok sayıda yüzey aktif bölgesi, kimyasal reaksiyonu ve maddelerin adsorpsiyonunu teşvik edebilir.

İyi adsorpsiyon performansı:

Yüksek spesifik yüzey alanı ve zengin gözenek yapısı ile çeşitli maddeler için mükemmel adsorpsiyon kapasitesine sahiptir. (Organik kirleticiler, ağır metal iyonları ve gaz molekülleri dahil.) Adsorpsiyon esas olarak fiziksel adsorpsiyona dayanır ve adsorbe edilen malzeme gözenek yüzeyine sabitlenir. Aynı zamanda, yüzeyindeki bazı fonksiyonel gruplar, adsorpsiyon etkisini daha da artırmak için bazı maddeleri kimyasal olarak da adsorbe edebilir.

Mükemmel esneklik ve sıkıştırılabilirlik:

Dış kuvvet tarafından sıkıştırıldığında, yapı belirli bir dereceye kadar deforme olabilir ve dış kuvvet kaldırıldıktan sonra kısmen geri yüklenebilir. Bu özelliği, sızdırmazlık malzemeleri ve diğer alanlarda önemli bir uygulama değerine sahip olmasını sağlar.

İyi termal stabilite ve kimyasal stabilite:

Grafitin bazı mükemmel özelliklerini miras alan grafitin özel muamelesi ile elde edilir. Yüksek sıcaklıklarda kararlı kimyasal özellikler gibi ve çoğu kimyasal reaktifle reaksiyona girmez. Aynı zamanda, yüksek bir termal iletkenliğe sahiptir, belirli bir sıcaklık aralığında ısıyı hızlı bir şekilde iletebilir. Isı değişimi, ısı dağıtımı ve diğer alanlarda kullanabilirsiniz.

İyi elektrik iletkenliği:

İçindeki grafit katman hala iyi elektrik iletkenliğini korur ve elektronlar katmanlar arasında daha düzgün hareket edebilir. Bu özellik, onu pil elektrot malzemeleri, elektromanyetik kalkan malzemeleri ve benzeri gibi elektronik alanında potansiyel bir uygulama alanı haline getirmektedir.

Eksfoliye grafitin hazırlanma süreci

Hammadde seçimi

Doğal pul grafit:

Doğal pul grafit yüksek kristaliniteye ve büyük ölçek boyutuna sahip grafit genellikle pul pul dökülmüş grafitin hazırlanması için hammadde olarak seçilir. İnterkalasyon ve genleşme işleminden sonra elde edilen solucan benzeri yapısı daha eksiksizdir ve özellikleri daha büyük ölçek boyutuyla nispeten daha iyidir. Aynı zamanda, grafitin saflığı da pul pul dökülmüş grafitin performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Ve yüksek saflıkta grafit, safsızlıkların performansı üzerindeki olumsuz etkisini azaltabilir.

İnterkalasyon ajanı:

İnterkalasyon maddesinin seçimi, hazırlama sürecindeki kilit bağlantılardan biridir. Yaygın olarak kullanılan interkalatörler arasında konsantre sülfürik asit, konsantre nitrik asit, perklorik asit ve diğer güçlü oksitleyici asitler bulunur. Demir nitrat, demir sülfat ve benzeri gibi bazı metal tuzlarının yanı sıra. Bu interkalatörler, grafit tabakaları arasına küçük moleküller veya iyonlar yerleştirmek için belirli koşullar altında grafit ile reaksiyona girebilir. Farklı interkalasyon ajanlarının grafitin interkalasyon etkisi ve nihai özellikleri üzerinde farklı etkileri vardır.

Hazırlık adımları ve kilit teknolojiler

İnterkalasyon tedavisi:

Doğal pul grafit ve interkalasyon maddesini belirli bir oranda karıştırın ve reaksiyonu uygun sıcaklıkta karıştırın. İnterkalasyon ajanı olarak konsantre sülfürik asit kullanarak, grafiti düşük sıcaklıkta (0-20 °C) konsantre sülfürik aside yavaşça ekleyin. Ve sülfürik asit moleküllerinin tamamen interkalasyona uğramasını sağlamak için bir süre karıştırın. Sıcaklık ve reaksiyon süresinin sıkı kontrolü çok önemlidir, aksi takdirde grafit aşırı oksidasyona eğilimli olur ve sonraki genleşmeyi etkiler. Bu adım, grafit pul pul dökülmesini sağlamanın anahtarıdır ve yüksek sıcaklıkta genleşme için temel oluşturur.

Yıkama ve kurutma:

İnterkalasyon reaksiyonundan sonra ürünü yıkayın, kalan interkalasyon maddesini ve yan ürünleri çıkarın. Nötr olana kadar yıkayın ve ardından grafit interkalasyon bileşikleri elde etmek için kurutun. İnterkalasyon bileşiklerinin erken ayrışmasını önlemek için kurutma sırasında sıcaklığı ve zamanı kontrol etmek gerekir.

Yüksek sıcaklıkta genleşme:

Kurutulmuş grafit interkalasyon bileşiğini hızlı bir şekilde 800-1000 °C'de yüksek sıcaklık fırınına koyun. İnterkalatörler yüksek sıcaklıkta hızla ayrışır ve buharlaşarak güçlü bir genleşme kuvveti oluşturur. Grafit tabakasının dikey katmanını şiddetli bir şekilde genişlemeye iterek genişletilmiş grafit oluşturur. Hızlı ısıtma, interkalasyonun kısa sürede tamamen ayrışmasını sağlayan anahtardır. Özel işlem altında, benzersiz yapı ve özelliklere sahip pul pul dökülmüş genişletilmiş grafit de elde edilebilir.

Eksfoliye grafit uygulaması

Çevre koruma

Atık su arıtma

Yağ ve fenoller gibi organik kirleticilerin ve ağır metal iyonlarının iyi adsorpsiyonuna sahiptir. Adsorbanı suyu etkili bir şekilde arıtmak için kullanabilirsiniz.

Atık gaz arıtımı

Adsorpsiyon malzemeleri haline getirilir ve ekipmana doldurulur. Endüstriyel atık gazdaki sülfür dioksit ve nitrojen oksitler gibi zararlı gazları emebilir ve çevre kirliliğini azaltabilir.

Enerji alanı

Akü elektrot malzemesi

İyi iletkenliğe, geniş özgül yüzey alanına sahiptir, lityum iyon pillerde negatif elektrot malzemesi olarak kullanabilirsiniz. Akü şarj ve deşarj performansını ve döngü stabilitesini iyileştirmek için. Ve gözenekli yapısı aşağıdakilere elverişlidir lityum iyon depolama ve iletim.

Hidrojen depolama malzemesi

Gözenekli yapısı nedeniyle, uygun işlemden sonra, belirli koşullar altında yüksek bir hidrojen depolama kapasitesine sahiptir. Ve hidrojen enerjisi depolama sorununu çözmek için yeni bir hidrojen depolama malzemesi türü olması beklenmektedir.

Endüstriyel Alan

Sızdırmazlık malzemesi

Esnekliği ve sıkıştırılabilirliği ile pul pul dökülmüş grafit conta şeklinde ideal bir sızdırmazlık malzemesi haline gelmiştir. Borular, vanalar, basınçlı kaplar ve diğer ekipman contaları için çeşitli şekillerde yapabilir, zorlu koşullar altında sızıntıyı etkili bir şekilde önleyebilirsiniz.

Isı değişim malzemesi

İyi termal stabilitesi ve termal iletkenliği nedeniyle, ısı iletimini hızlandırmak için ısı eşanjörleri üretmek için kullanabilirsiniz. Kimya, enerji ve diğer endüstrilerde ısı değişim verimliliğini artırır.

Elektronik alan

Elektromanyetik koruyucu malzeme

İyi iletkenlik nedeniyle, iyi iletkenlik nedeniyle ekipman kabukları, devre kartları ve diğer parçalar için elektromanyetik koruyucu malzemelerden yapabilirsiniz. Elektromanyetik dalgaları yansıtabilir ve emebilir ve elektromanyetik radyasyonu azaltabilir.

Sensör malzemesi

Yüksek spesifik yüzey alanı ve yüzey aktivitesi, böylece belirli gazlara adsorpsiyon ve tepki özelliklerine sahiptir. Zararlı gaz konsantrasyonunu tespit etmek için bir gaz sensörüne dönüştürebilirsiniz. Basınç, nem sensörleri ve diğer alanlarda da uygulama potansiyeline sahiptir. Sensöre duyarlı malzemeler hazırlanırken, pul pul dökülmüş grafit oksidin benzersiz yapısı ve kimyasal özellikleri sensör performansını artırabilir.

Sonuç

Eksfoliye grafit benzersiz bir yapıya, mükemmel performansa, yüksek spesifik yüzey alanına, iyi adsorpsiyona, esnek, kararlı ve iletkenliğe sahiptir. Çevre koruma ve enerji gibi birçok alanda büyük potansiyele sahiptir. Hazırlama sürecinin iyileştirilmesiyle performansı artırılacak, maliyeti düşürülecektir. Ve gelecekteki araştırmalar da uygulamayı genişletecektir.