化学氧化法制备高倍率无硫抗氧化膨胀石墨

"本文主要介绍了高倍率无硫抗氧化膨胀石墨的制备方法，针对传统化学法制备膨胀石墨存在的环境污染、膨化体积小、高温下易氧化等问题，研究团队采用了一种新的化学氧化法制备技术。这种方法利用KMnO4和HClO4作为主要的氧化插层体系，通过化学反应使石墨层间插入氧化物，进而实现膨胀。实验确定的最佳制备条件是：3克石墨、0.45克高锰酸钾和14毫升高氯酸，在40℃的反应温度下反应90分钟，能够得到膨胀体积达到450 mL/g的膨胀石墨。为了增强抗氧化性能，他们还采用了磷酸、硼酸和磷酸二氢钾的混合溶液进行处理。在特定的比例下（硼酸饱和溶液：磷酸二氢钾饱和溶液：85%磷酸溶液 = 1:1:3），制得的膨胀石墨在500℃下煅烧10分钟，氧化失重率仅为0.96%，表现出优秀的抗氧化性能。这种方法显著提升了膨胀石墨的无硫化、膨化效果和抗氧化能力。" 本文的研究重点在于优化膨胀石墨的制备工艺，尤其是提高其无硫化程度和抗氧化性能。传统的化学法制备膨胀石墨往往伴随着环境污染问题，并且膨胀效果不理想，高温下容易被氧化。因此，研究者选择KMnO4和HClO4作为氧化剂，这种氧化插层体系能够在石墨层间引入足够的氧，导致石墨层间距增大，从而实现膨胀。在控制反应条件，如反应物比例、温度和时间上，研究团队进行了精细调控，找到了最优参数，使得膨胀石墨的体积大幅增加。 此外，通过磷酸、硼酸和磷酸二氢钾的处理，可以进一步提高膨胀石墨的抗氧化性能。这些试剂可能在石墨表面形成一层保护性涂层，防止石墨在高温下氧化。通过调整这些试剂的浓度比例，可以优化抗氧化效果，实验结果显示，优化后的比例能够使膨胀石墨在高温下的氧化失重率降低到极低水平，这对于高温应用场合尤其重要。 这项工作不仅提供了一种环保、高效的膨胀石墨制备方法，而且通过化学处理提高了膨胀石墨的抗氧化性能，对于石墨材料在储能、密封、导热等领域的应用具有重要意义。同时，这种方法也为后续研究提供了新的思路，即通过化学修饰改善碳材料的性能。