电化学法制备可膨胀石墨的研究

发布时间：2017-08-06 22:18

  本文关键词：电化学法制备可膨胀石墨的研究

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【摘要】：可膨胀石墨是一种性能优良的功能材料,广泛应用于密封、阻燃、吸附、导电等领域。传统的化学氧化法给环境带来严重污染,且一般采用浓硫酸为反应介质,产物的含硫量过高,极大的限制了产品的应用领域。本文设计了制备可膨胀石墨的电化学反应装置,并对该装置的作用原理、总体结构和设计思想以及主要参数设定进行详细介绍。本文以细鳞片石墨为原料,分别以高氯酸、冰醋酸为主要组分配置电解液制备无硫可膨胀石墨,通过单因素实验和正交实验研究了电解液组成、电解液组分配比、电流密度、电解温度、电解液浓度、电解时间对可膨胀石墨膨胀容积的影响。结果表明,当高氯酸与冰醋酸的体积比为4:1混合做电解液,电流密度为60 m A/cm2,电解温度为10℃,电解液浓度为70%,电解时间为100 min时,制得可膨胀石墨的膨胀容积为215 m L/g。对膨胀容积影响程度从大到小排列是电解液浓度、电解时间、电解温度、电流密度。通过对样品进行粒度分析、XRD分析、SEM分析和EDS分析表明:电化学法制得可膨胀石墨插层效果明显,制得膨胀石墨具有明显的蠕虫状蓬松结构。在同原料和同工艺条件下,研究石墨粒度和循环电解液对制备可膨胀石墨的影响,结果表明,随石墨粒度减小,可膨胀石墨的膨胀容积逐渐降低。当电解液全部使用新电解液时,制得可膨胀石墨的膨胀容积达到150 m L/g,当电解液全部使用回收复用电解液时,制得可膨胀石墨的膨胀容积达到70 m L/g,故反应后的剩余电解液具有很高的可回收价值。
【关键词】：电化学法 可膨胀石墨 反应器设计 无硫
【学位授予单位】：黑龙江科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 1 绪论12-27
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 可膨胀石墨简介13-16
• 1.2.1 石墨与可膨胀石墨13
• 1.2.2 膨胀石墨的性能13-14
• 1.2.3 膨胀石墨在各领域的应用14-16
• 1.3 可膨胀石墨的制备方法16-22
• 1.3.1 化学氧化法16-18
• 1.3.2 电化学法18-20
• 1.3.3 气相扩散法（双室法）20
• 1.3.4 混合液相法20-21
• 1.3.5 熔融法21
• 1.3.6 加压法21
• 1.3.7 爆炸法21-22
• 1.4 电化学法制备可膨胀石墨的研究现状22-25
• 1.4.1 理论方面的研究22-23
• 1.4.2 电解液的研究23
• 1.4.3 氧化剂的研究23-24
• 1.4.4 电解装置的设计24
• 1.4.5 制备工艺的研究24-25
• 1.5 本课题的研究内容和技术路线25-27
• 1.5.1 本课题的研究内容25-26
• 1.5.2 技术路线26-27
• 2 实验部分27-35
• 2.1 实验用材料和仪器27-28
• 2.1.1 试验样品的分析27-28
• 2.1.2 主要实验试剂与仪器28
• 2.2 电化学反应装置的设计28-31
• 2.2.1 反应装置的工作原理28-29
• 2.2.2 反应装置的总体结构及设计思想29-30
• 2.2.3 反应装置的主要参数设计30-31
• 2.3 实验过程31-34
• 2.3.1 工艺条件的选择31-33
• 2.3.2 石墨粒度对可膨胀石墨制备的影响33
• 2.3.3 回收复用电解液对可膨胀石墨制备的影响33-34
• 2.4 膨胀容积的测定34
• 2.5 小结34-35
• 3 结果与讨论35-60
• 3.1 工艺条件的选择35-43
• 3.1.1 电解液的选择35-36
• 3.1.2 电解液组分配比的选择36-37
• 3.1.3 电流密度的选择37-38
• 3.1.4 电解温度的选择38
• 3.1.5 电解液浓度38-39
• 3.1.6 电解时间的选择39-40
• 3.1.7 正交实验部分40-43
• 3.2 产品技术指标与表征43-49
• 3.2.1 粒度对比分析43
• 3.2.2 XRD分析43-44
• 3.2.3 SEM分析44-48
• 3.2.4 EDS分析48-49
• 3.3 石墨粒度对制备可膨胀石墨的影响49-55
• 3.3.1 产品的膨胀容积测试结果49-51
• 3.3.2 产品的形貌分析51-55
• 3.3.3 产物结构表征55
• 3.4 回收复用电解液制得产物的性能表征55-58
• 3.4.1 产品膨胀容积测试55-56
• 3.4.2 产品形貌结构表征56-58
• 3.5 小结58-60
• 4 结论60-61
• 参考文献61-67
• 作者简历67-69
• 学位论文数据集69-70
• 详细摘要70-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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本文编号：631708