膨胀石墨材料的制备技术研究开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

石墨通常产于变质岩中,是煤或碳质岩石受到区域变质作用或岩浆侵入作用形成的碳质元素结晶矿物,化学性质不活泼。根据结晶形态不同,天然石墨分为三类,即块状石墨、鳞片石墨和隐晶质石墨。其中鳞片石墨的性能最优越,工业价值最大。鳞片石墨为天然显晶质石墨,其形似鱼鳞状,属六方晶系,呈层状结构,具有良好的耐高温、导电、导热、润滑、可塑及耐酸碱等性能。中国是天然石墨的生产、消费、出口大国。天然石墨作为我国的优势矿产资源之一,已探明的储量约5500万吨,位居世界第一。因此科学地利用和保护天然石墨资源,开发高新技术产品,实现资源优势想技术优势转变是必然选择。

膨胀石墨(EG)是由优质天然鳞片石墨经强酸和强氧化剂插层处理后经过高温膨胀得到的一种疏松多孔的物质。膨胀石墨在性质上与天然鳞片石墨的性能相近,具有极强的电导率、耐高温、抗腐蚀、抗辐射特性。与天然鳞片石墨相比,膨胀石墨的结构松散、多孔且弯曲、密度更低、体积和表面积更大、表面能更高,具有极强的抗震性、抗扭曲性、耐压性、吸附性。

膨胀石墨热导率高,可作为导热材料和导电材料。膨胀石墨耐高温、耐腐蚀、耐高压,可用来制作高级密封材料。膨胀石墨极易吸附油类、有机分子及疏水性物质,可作为性能优越的吸附材料。用乙二醇液相还原发制备了膨胀石墨(EG)负载铂纳米粒子,提高对甲醇氧化的电催化活性。相比铂/多壁纳米管与商业Pt/C催化剂,铂乙二醇催化剂具有较高的催化活性、抗中毒能力,而且使用寿命场,是一种很有前进的甲醇燃料电池阳极材料,体现了膨胀石墨良好的导电性能。膨胀石墨作为一种无毒、无污染阻燃剂,与其他阻燃材料复配使用,可显著提高阻燃剂的稳定性和阻燃效果。膨胀石墨可显著改善聚丙烯(PP)和环三磷腈(HPHPCP)等材料的热稳定性和阻燃性能,PP/EG和HPHPCP/EG复合材料燃烧后会生成一种膨胀碳层,使得火焰隔绝空气,迅速熄灭,同时膨胀碳层严密地包覆在样品表面,起到很好的隔热、隔氧、阻燃的作用。另外,膨胀石墨层间的酸根在膨胀时被释放出来,促进了被保护材料的碳化。除了吸波、阻燃领域,膨胀石墨也被用于制备复合相变材料,表现出优异的储能性能。

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