高性能膨脹石墨、可膨脹石墨制備技術工藝配方資料精選
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2024新版《高性能膨脹石墨、可膨脹石墨制造工藝配方精選匯編》
石墨烯具有優(yōu)異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫(yī)學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景. 目前,商業(yè)數(shù)量(公斤和噸)的石墨烯通常是由石墨用自上而下的方法制成的。它們可以作為粉末和液體,可以作為橡膠和碳纖維復合材料等其他產品的添加劑。為了充分發(fā)揮石墨烯的潛力,它確實需要大規(guī)模生產。
目前多數(shù)企業(yè)只能小量生產石墨烯,所使用的生產技術多為氧化還原法,生產出的石墨烯溶液也存在很多技術上需要突破的問題。國內對石墨烯的應用前景頗為看好,石墨烯未來有望應用至多個領域。但從實際情況看來,制造工藝不穩(wěn)定,成本居高不下,仍是石墨烯走向產業(yè)化的主要制約因素,從制造工藝來看,目前業(yè)內通行的方法均有各自的優(yōu)勢和缺陷,產業(yè)技術路徑仍在探討之中。
本篇專輯精選收錄了國內外關于高質量、大規(guī)模石墨烯制備配方技術資料。涉及國內外著名大學、科研單位、知名企業(yè)的最新技術全文資料,工藝配方詳盡,技術含量高、環(huán)保性強是從事高性能、高質量、產品加工研究生產單位提高產品質量、開發(fā)新產品的重要情報資料。 資料中包括制造原料組成、生產工藝、制造配方、產品性能測試及標準、解決的現(xiàn)有技術存在具體問題、產品制作實施例等等,是企業(yè)提高產品質量和發(fā)展新產品的重要、實用、超值和難得的技術資料。
【資料內容】生產工藝、配方
【資料頁數(shù)】792頁 (大16開 A4紙)
【項目數(shù)量】60項
【出品單位】國際新技術資料網
【資料合訂本】1680元(上、下冊)
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1 一種利用糖類物質中的碳宏量獲取高質量石墨烯的方法
解決以往用天然石墨作為原料采用自上而下的方法和以小分子碳源作為原料采用自下而上的方法制備石墨烯存在的制備工藝復雜,制備成本高昂,難以制備高質量的石墨烯的問題。方法:一、配制水溶性糖類鎳粉懸浮液和不溶性糖類鎳粉懸浮液;二、制備糖/鎳復合粉體;三、放電等離子燒結處理;四、刻蝕金屬鎳,得到高質量石墨烯。通過放電等離子燒結系統(tǒng)制備的石墨烯,在800℃時即可得到晶型完美、缺陷較少,石墨化度極高的石墨烯材料,低溫短時制備節(jié)約了能源,符合綠色化學的要求。本發(fā)明可獲得高質量石墨烯。
2 木質素制備石墨烯的方法
制備步驟:步驟S1、將木質素與水混合,并加入質量分數(shù)為60%~70%硝酸,反應后過濾,取黑色固相;步驟S2、將所述黑色固相分散于水中獲得分散液,然后將分散液置于170℃~200℃下進行水熱處理,過濾,取液相得水溶性石墨烯;步驟S3、將水溶性石墨烯進行透析處理,烘干后即得石墨烯。石墨烯制備方法簡單,且產率高,具有廣泛的應用前景。
3 無煙煤直接制備石墨烯的方法
包括:1)將無煙煤進行預處理得到煤粉樣品;2)取煤粉樣品和氯化銅,經攪拌混合、干燥,得到混合煤粉;3)將混合煤粉加入固相剪切力化學反應器中,在動態(tài)壓力下進行碾磨,每碾磨5~10輪,采用微波輻照混合煤粉1次,循環(huán)往復完成碾磨;4)取每次輻照后的混合煤粉,測定電阻率,直到電阻率出現(xiàn)平臺時停止碾磨,得到煤基石墨烯粗產品;5)對石墨烯粗產品經分離提純,得煤基石墨烯。反應無污染,耗能低,產量高,全程反應條件溫和,具有極大的工業(yè)利用價值潛力。
4 一種批量制備生物質基垂直石墨烯的方法
包括以下步驟:將原始生物質與水混合進行水熱反應,隨后經清洗、干燥得到水熱產物;將水熱產物與垂直石墨烯生成劑充分混合并烘干,隨后進行煅燒,冷卻后以稀酸和去離子水洗滌、干燥得到垂直石墨烯。工藝簡單、原料成本低、無需使用昂貴的設備、反應溫和,綠色、效率高、可以大批量將原始生物質轉化為高附加值的新型碳納米材料,易實現(xiàn)工業(yè)化,具有出色的經濟和社會效益;制備的垂直石墨烯的片層彎曲率低,具有垂直開放通道,優(yōu)異的化學穩(wěn)定性,可以應用于電化學儲能、傳感、吸附、催化降解等領域。
5 一種氮摻雜石墨烯及其制備方法與應用
氮摻雜石墨烯是一種超薄的片層結構,因為聚丙烯高溫分解成小分子,碳化后碳沉積在模板劑的晶體表面,得到較薄的片層結構??梢栽诤铣蛇^程中原位摻雜金屬元素,利用氮錨定金屬位點,作為催化劑應用于電催化二氧化碳還原生成一氧化碳。
6 一種用于改性陰極電泳涂料的功能化石墨烯的制備及使用方法
使用一種高效、安全的方法對石墨烯進行功能化改性。成功將功能化石墨烯分散到陰極電泳涂料色漿中,制備得到功能化石墨烯改性陰極電泳涂料色漿。將制備好的功能化石墨烯改性陰極電泳涂料色漿與環(huán)氧樹脂乳液與去離子水按合理的比例混合熟化24h后進行電泳涂裝。由于石墨烯表面的功能化處理,使其可以通過電場力作用與陽離子涂料共沉積于基材上,提高涂膜各項性能。通過電泳涂裝固化后,漆膜硬度達到5H,中性鹽霧時間大于1500h。
7 一種海綿鎳負載氮、氟雙摻雜垂直石墨烯的制備方法及應用
利用等離子體技術構筑海綿鎳負載氮、氟摻雜的石墨烯三維網絡骨架。復合材料有著好的親鋰性,且能夠有效緩釋金屬鋰沉積過程中的體積膨脹,均勻金屬鋰沉積過程中的電場分布并抑制枝晶生長。同時,異質元素摻雜不僅促進多硫化物的轉換過程,而且也增強了碳對多硫化物的吸附作用,有效緩解多硫化物的“穿梭效應”,使電極材料具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能和高的庫倫效率,顯著提高鋰硫電池的電化學性能,在移動通訊、電動汽車、太陽能發(fā)電和航空航天等領域具有廣闊的應用前景。
8 一種石墨烯、其制備方法及石墨烯水基分散體
步驟:(1)以石墨粉、濃硫酸、高錳酸鉀粉末、雙氧水、濃鹽酸和去離子水為原料制得酸性多雜質的氧化石墨烯分散液,加入堿性溶液調節(jié)pH值;(2)在多雜質的氧化石墨烯分散液中加入碳酸鹽或碳酸氫鹽,攪拌反應后得到多雜質石墨烯分散液;(3)通過減壓蒸餾濃縮步驟(2)所得的多雜質石墨烯分散液,然后向其中緩慢加入非水溶劑至出現(xiàn)的結晶物不再增加后,停止非水溶劑加入;(4)去除步驟(3)中所得混合溶液中的結晶物和非水溶劑后獲得石墨烯。該制備方法可以制得缺陷較少、質量較高的石墨烯;該石墨烯與表面活性劑混合制得的石墨烯水基分散體分散穩(wěn)定性較好,可以提高其在應用體系中的相容性。
9 一種石墨烯的制備方法
利用鎵基液態(tài)金屬中鎵使CO2在室溫下活化,從而分解為固體碳,該方法利用CO2合成石墨烯,能夠使得石墨烯的量產成為可能,同時還能減少向大氣排放CO2。這種方法具有產率高、無污染、操作簡便等優(yōu)點。
10 一種石墨烯材料及其制備方法和導熱墊片
設置模板和干燥的步驟至預定厚度獲得氧化石墨烯坯料;對坯料進行熱處理,獲得由多層石墨烯層構成、在上下相鄰石墨烯層間存在層狀空隙及在層狀空隙間分布有多個石墨烯柱狀物的石墨烯材料;其中,模板為發(fā)泡材料;模板上沿厚度方向設有貫穿模板的通孔。將石墨烯材料用于制備增強復合材料,簡單易行。
11 一種羧基改性石墨烯材料的制備方法
將天然石墨、堿金屬和芳香族化合物催化劑在有機溶劑中進行恒溫反應,制備石墨烯還原中間體,然后,將羧基化實際加入石墨烯還原中間體中恒溫反應,經洗滌、過濾等簡單處理得到羧基化石墨烯。解決了現(xiàn)有石墨烯缺陷多的問題,以天然石墨為原料,采取石墨還原策略,制備得到的羧基化石墨烯晶格缺陷較少,具有高導電性。
12 一種吡咯氮摻雜石墨烯的制備方法
采用瞬時加熱裂解工藝,使氮源三聚氰胺裂解得到小分子產物片段的結構高度均一化,并同碳前驅體氣體一起在高溫下與金屬鎂進行反應,在沉積模板上生成吡咯氮摻雜石墨烯。氮源裂解片段通過原位摻雜方式進入石墨烯網格結構中,保證了石墨烯中氮原子構型的單一性;氮摻雜量可達10%以上。本發(fā)明方法對設備的基本要求是能夠使氮源前驅體迅速進入高溫環(huán)境中受熱,工藝過程簡單,易于規(guī)?;a實施。該方法制備的氮摻雜石墨烯中氮原子僅以吡咯構型存在,可廣泛用于催化、超級電容器、鋰電池等領域,具有優(yōu)異的應用性能。
13 一種具有高硫原子摻雜度的石墨烯材料及其制備方法
步驟:利用硫代乙酰胺為硫的前驅體,將氧化石墨烯和含硫前驅體混合均勻后,然后將混合物放在水熱反應釜中進行反應;再用去離子水和乙醇抽濾洗滌,將產物溶于N,N?二甲基甲酰胺溶液中,得到硫摻雜石墨烯材料。具有制備成本低,操作簡單,反應條件溫和的特點。制備的硫摻雜石墨烯材料增強了導電性,提高了電化學穩(wěn)定性,可作為電催化劑的一種新型載體,用于質子交換膜燃料電池、甲醇燃料電池等。
14 一種制備單雙層交替石墨烯的方法
步驟:S1:將銅箔放置于氣相沉積爐中,并放入石墨盒、石墨紙、石墨片、石墨屑中的任一種或多種,再往所述氣相沉積爐內通入氬氣,將所述氣相沉積爐加熱至溫度為1000?1080℃;S2:往所述氣相沉積爐內通入氫氣,將所述銅箔退火;S3:往所述氣相沉積爐內通入甲烷,減小氫氣的通入量,開始生長過程;S4:控制所述氣相沉積爐進行一次或以上的溫度變化,每次溫度變化是從1000?1080℃降至650?750℃后立即重新升至1000?1080℃;S5:保持所述氣相沉積爐的溫度在1000?1080℃,繼續(xù)生長過程;S6:生長完畢后,停止通入甲烷,自然冷卻到室溫。能夠制得單雙層交替石墨烯超晶格,步驟簡單,且制備條件易于實現(xiàn)和控制。
15 一種以二氧化碳和甲烷為原料制備垂直取向石墨烯的方法
步驟:1)將需要生長VG的基底材料預熱到300~700℃;2)通入CO2和CH4的混合氣體,比例在1:2~8:3之間,壓強維持在10~50Pa;3)在微波電源激發(fā)的微波等離子體的條件下,CO2和CH4的混合氣體在基底材料表面開始生長垂直取向石墨烯。提供的方法既能將溫室氣體CH4和CO2大規(guī)模的轉化為垂直取向石墨烯材料,又能利用等離子體實現(xiàn)這兩種氣體向高價值合成氣的轉化。
16 一種氧化石墨烯制備石墨烯的方法
該方法以氧化石墨烯分散液作為原料,往氧化石墨烯分散液中加入鎂粉作為還原劑,將混合物加入到對位聚苯酚高壓反應釜中密封好,然后在120~220℃下高壓恒溫反應5~24小時,過濾混合物得到濾餅,用鹽酸溶液洗滌濾餅,用水洗滌濾餅,最后干燥得到石墨烯粉體。本發(fā)明能夠大大地提高石墨烯的質量及性能,且生產過程操作簡便,安全環(huán)保,可低成本制備石墨烯,滿足工業(yè)化的生產需求。
17 一種具有絕緣導熱功能的類石墨烯材料
石墨烯的生長過程在絕緣襯底上進行,可得到1?3層石墨烯材料,無需對生長得到的材料進行轉移,可直接應用于電子器件。通過梯度控制各步的條件,本發(fā)明實現(xiàn)了精確控制石墨烯的成核和生長速度,使其在絕緣襯底上均勻分布,褶皺密度可降低至1×10?5個/μm2以下。
18 一種炭黑快速焦耳熱制備石墨烯的方法及石墨烯
把炭黑和粘結劑的溶液按比例攪拌混合并烘干粉碎后,放在絕緣管中間,用電極桿堵住并連接到直流電源,直流電源大電流放電產生快速焦耳熱,快速升溫至石墨化溫度,冷卻后得到石墨烯。在高溫時,炭黑納米粒子變成石墨烯,同時粘結劑也被石墨化,把石墨烯粒子熔接起來,形成了幾百納米至幾微米的石墨烯大顆粒。
19 一種無褶皺石墨烯的低成本、規(guī)?;苽浞椒?nbsp;
步驟:1)在化學氣相沉積反應爐中通入保護氣氛,直至爐內沒有雜質氣體;2)將爐溫升至700~900℃,向爐內通入碳源,反應10~20min;3)關閉電源,冷卻至室溫;4)取出樣品,獲得無褶皺石墨烯。本發(fā)明與常規(guī)銅箔等金屬基體上制備無褶皺石墨烯的方法相比,制備方法具有工藝簡單、性能穩(wěn)定、不依賴金屬生長基體等優(yōu)勢,適合低成本、規(guī)模化工業(yè)生產。
20 一段式熱解煤焦油連續(xù)制備石墨烯的方法及裝置
該方法是將煤焦油從文丘里射流器的噴嘴注入,煤焦油與從吸氣管處吸入含納米催化劑的氧氣?氬氣混合物一起進入文丘里射流器中,在擴壓管處充分混合;混合物隨后進入磁輔助電弧等離子體發(fā)生裝置中,在納米催化劑、高密度電弧等離子體作用下煤焦油發(fā)生高溫催化熱解反應制得石墨烯;選用危險廢物煤焦油做碳源,資源化利用且環(huán)保,通過電弧等離子體放電可實現(xiàn)高品質、高產量石墨烯的生產,方法簡單,可連續(xù)化生產。
21 磁驅動滑動弧等離子體高壓放電連續(xù)制備石墨烯的方法
同時在熱解爐加入納米金屬或金屬氧化物作為催化劑,氣態(tài)煤焦油與催化劑混合反應產生碳化前驅體,將碳化催化前驅體與氫氣一起通入磁驅動滑動弧等離子體放電裝置中,通過輔助磁場來產生高密度非熱滑動弧等離子體,在高密度非熱滑動弧等離子體作用下碳化前驅體轉化生成石墨烯;本發(fā)明方法成本低、設備簡單、無需冷凝,能實現(xiàn)煤焦油向高附加值產物石墨烯的轉化。
22 石墨烯制備方法、石墨烯粉體及產品
在氧化石墨烯還原之前進行干燥、破碎,得到與石墨烯的比表面積要求對應的目數(shù)的氧化石墨烯。對干燥的氧化石墨烯濾餅進行破碎,得到更小尺寸的濾餅前驅體,使其前驅體在熱還原過程中充分受熱,以提高所制備石墨烯粉體比表面積,從而可在下游應用領域更好地分散在基體中,發(fā)揮石墨烯的高性能優(yōu)勢。
23 一種大規(guī)模制備石墨烯的方法
首先利用化學還原法對氧化石墨烯進行還原,除去大部分的含氧官能團,再利用電化學反應進一步還原,使得石墨烯表面殘余的含氧官能團被還原,提高了石墨烯的還原程度,得到了更高品質的石墨烯。隨后添加分散劑與電化學還原后的石墨烯溶液進行反應,利用反應產物對石墨烯進行分散保持,避免了石墨烯的團聚,從而使得石墨烯均勻分散在溶液中。制備的石墨烯還原程度高,分散的均勻性好,工藝簡單,易于產業(yè)化。
24 一種制備石墨烯的方法
石墨烯還原程度不夠好,分散困難,提純困難,限制了石墨烯的應用。新技術首先對氧化石墨烯進行化學還原,除去大部分的含氧官能團,再利用電化學還原,進一步還原殘余的含氧官能團,提高了石墨烯的還原程度。隨后添加分散劑與電化學還原后的石墨烯溶液進行反應,利用反應產物對石墨烯進行分散保持,避免了石墨烯的團聚,從而使得石墨烯均勻分散在溶液中。最后通過不同溶劑(液)過濾和置換,除去各類雜質,同時使得石墨烯均勻分散在各種溶劑(液)中。工藝簡單,可重復性高,具有應用推廣的可能性。
25 一種制備石墨烯的方法
首先使用化學試劑還原石了氧化墨烯,隨后添加分散劑與石墨烯溶液反應,通過反應產物保持石墨烯均勻分散在溶液中,避免了石墨烯的團聚。然后通過不同溶劑(液)過濾,除去了各類雜質,并使得石墨烯均勻分散在各種溶劑(液)中。最后使用電滲析電解的方法,除去石墨烯溶液(有機體系)中的殘余水分,得到除去水分后的在有機溶劑(液)中均勻分散的石墨烯溶液。工藝簡單,可重復性高,有應用價值,具有推廣的可能性。
26 一種制備石墨烯的方法
石墨烯易于團聚、難以分散在溶劑中,限制了石墨烯的應用。新技術首先對氧化石墨烯進行還原,得到還原氧化石墨烯,再添加分散劑進行反應,利用反應產物對石墨烯保持分散,使得石墨烯能均勻分散在溶液中。本發(fā)明的意義在于,不通過改性的方式,解決了石墨烯的分散問題。本發(fā)明高效簡潔,制備的石墨烯分散的均勻性好、穩(wěn)定性好、可重復性高,效果顯著,有應用價值,具有推廣的可能性。
27 石墨烯材料的制備方法、石墨烯材料及其應用
石墨烯材料的制備方法包括:以羧甲基殼聚糖為原料,采用激光誘導的方法進行制備。通過以羧甲基殼聚糖為原料,采用激光誘導的方法制備石墨烯材料,相對于現(xiàn)有的兩種富含碳的材料進行制備的方法具備以下優(yōu)點:(1)原料可生物相容、可生物降解,不會對環(huán)境造成污染;(2)不需要任何化學處理,如不需要阻燃處理;(3)易于成膜,應用范圍廣泛;(4)由于石墨烯材料優(yōu)異的導電導熱性能,還可以在芯片三維集成、先進封裝材料制備、5G射頻芯片封裝等領域得到應用。
28 激光誘導石墨烯的制備方法、激光誘導石墨烯及應用
激光誘導石墨烯的制備方法,以可高度水溶、可生物相容且可生物降解的殼聚糖鹽酸鹽為原料,通過激光誘導的方法制備激光誘導石墨烯,制備過程中不經過任何化學處理,工藝簡便易行,適合于工業(yè)化應用。制備得到的激光誘導石墨烯可以進一步制備得到超級電容器和傳感器等電子器件,在先進半導體器件制造和封裝領域具有廣闊的應用前景。
29 一種三維多孔石墨烯材料及其制備方法
該石墨烯材料具有多級孔結構,表層石墨烯呈片狀結構,片狀結構包覆內部的三維多孔結構;該石墨烯材料的制備為:采用陽離子交換樹脂作為碳源、碳酸鉀和碳酸鈣作為活化劑,在高溫燒結生成高比表面積及高孔體積的三維多孔石墨烯材料。石墨烯材料具備高比表面積及高孔體積,具體為比表面積≥2500m2/g,孔體積≥0.85cm3/g,片狀結構包覆有助于提高石墨烯的結構穩(wěn)定性、導熱性和電導率。
30 一種制備石墨烯的方法
首先利用化學還原法對氧化石墨烯進行還原,除去大部分的含氧官能團,再利用電化學反應進一步還原,使得石墨烯表面殘余的含氧官能團被還原,提高了石墨烯的還原程度,得到了更高品質的石墨烯。隨后添加分散劑與電化學還原后的石墨烯溶液進行反應,利用反應產物對石墨烯進行分散保持,避免了石墨烯的團聚,從而使得石墨烯均勻分散在溶液中。使用制備的石墨烯還原程度高,分散的均勻性好,工藝簡單,易于產業(yè)化。
31 一種電化學制備石墨烯的方法
將化學還原法與電化學還原法聯(lián)合使用,提高了石墨烯的還原程度。首先利用化學還原法對氧化石墨烯進行還原,除去石墨烯表面大部分的含氧官能團,再利用電化學反應進一步還原,使得石墨烯表面殘余的含氧官能團從陰極上得到電子被還原,石墨烯被進一步被還原,提高了石墨烯的還原程度,得到了更高品質的石墨烯。同時還原后的小分子被吸附在石墨烯表面,避免了石墨烯的團聚,從而使得石墨烯均勻分散在溶液中。使用本發(fā)明方法制備的石墨烯還原程度高,分散的均勻性好,工藝簡單,具有規(guī)?;瘧玫臐摿?。
32 一種制備石墨烯的方法
石墨烯還原程度不夠好,分散困難,提純困難,限制了石墨烯的應用。本發(fā)明首先對氧化石墨烯進行化學還原,除去大部分的含氧官能團,再利用電化學還原,進一步還原殘余的含氧官能團,提高了石墨烯的還原程度。隨后添加分散劑與電化學還原后的石墨烯溶液進行反應,利用反應產物對石墨烯進行分散保持,避免了石墨烯的團聚,從而使得石墨烯均勻分散在溶液中。最后通過不同溶劑過濾,除去各類雜質,同時使得石墨烯均勻分散在各種無機溶劑與有機溶劑中。工藝簡單,可重復性高,具有應用推廣的可能性。
33 一種制備石墨烯的方法
石墨烯還原程度不夠好,提純困難,分散困難,限制了石墨烯的應用。首先在化學還原的基礎上,進一步使用電化學還原對氧化石墨烯深度還原,提高了石墨烯的還原程度。隨后添加分散劑與石墨烯溶液反應,通過反應產物保持石墨烯均勻分散在溶液中,避免了石墨烯的團聚。然后通過不同溶劑過濾,除去了各類雜質,并使得石墨烯均勻分散在各種溶劑中。最后使用電滲析電解的方法,除去石墨烯溶液(有機溶劑體系)中的殘余水分,得到除去水分后在有機溶劑中均勻分散的石墨烯溶液。工藝簡單,可重復性高,有應用價值,具有推廣的可能性。
34 一種石墨烯的制備方法
包括以下步驟:將有機碳源和還原性金屬混合后,在保護氣氛中依次進行第一煅燒和第二煅燒,得到所述石墨烯;第一煅燒的溫度為500~650℃;第二煅燒的溫度為750~1200℃。制備方法直接將有機碳源和還原性金屬進行混合,為后續(xù)有機碳源轉變?yōu)橹虚g體后還能保證中間體與金屬粉充分接觸提供條件,同時,在整個反應過程中不需要任何的溶劑參與反應,第一煅燒使有機碳源煅燒后生成非晶碳或碳化物中間體,第二煅燒使還原性金屬與中間體反應,脫去中間體中的雜元素變?yōu)榻饘冫},中間體發(fā)生石墨化反應變成高結晶石墨烯。
35 一種石墨烯的制備方法
首先對氧化石墨烯進行還原,得到還原氧化石墨烯,再添加分散反應劑和還原氧化石墨烯反應,利用反應產物對石墨烯進行分散,使得石墨烯能均勻分散在各種無機溶劑與有機溶劑中。意義在于,不通過改性的方式,解決了石墨烯在各類溶劑中的均勻分散問題。使用本發(fā)明方法制備的石墨烯純度高,分散的均勻性好、穩(wěn)定性好、可重復性高,具有應用推廣的可能性。
36 一種兩步化學氣相沉積法制備石墨烯的方法
以聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯和聚乙二醇粉末為固態(tài)碳源,銅粉或銅箔為催化基底,將固態(tài)碳源放置于氣流上游溫區(qū),將銅粉或銅箔置于下游溫區(qū)。使固態(tài)碳源與銅基底同時加熱到一個較低的溫度,保溫一定時間,使固態(tài)碳源充分分解,并在銅基底上沉積低質量的多層石墨烯。將上、下游溫區(qū)同時升溫至1000℃以上,實現(xiàn)銅基底上較高質量少層或單層石墨烯的制備。工藝簡單、安全可控,碳源來源廣泛,成本低,且能夠在銅粉上生長較高質量的石墨烯,并易于實現(xiàn)工業(yè)化生產,在粉末冶金、復合材料、電力電子等領域具有廣泛的潛在應用。
37 一種石墨烯的制備方法以及制備設備
包括以下操作步驟:步驟S1、操作設置;步驟S2、操作劃線;步驟S1、將激光波長為10.6μm的CO2激光器設定為一定功率、掃描速率和掃描次數(shù);步驟S2、在特定氣氛中,將所述步驟S1中設定好的所述CO2激光器在聚合物上按設定圖案進行激光劃線;工藝簡單、成本低、效率高,且不使用催化劑,制備過程清潔無污染更加環(huán)保;可利用聚合物或其他可成炭材料為原料制備石墨烯,且以此方法制備石墨烯,可直接在表面引入缺陷或雜質,利于在某些領域的應用;在不使用遮擋、模板、前驅體的前提下實現(xiàn)石墨烯圖案可控,同時原料可選擇性更廣,因而在各領域的應用研究越來越廣泛。
38 一種利用固態(tài)碳源獲取大尺寸石墨烯的制備方法
此時碳化物中的金屬原子會擴散到金屬襯底內部,而碳化物中的碳原子因為在金屬襯底中的溶解度有限,留在襯底表面,重構形成石墨烯。本發(fā)明方法直接利用固態(tài)碳源制備石墨烯,工藝簡單,操作方便,可控性性好;并且不涉及危險性氣體,安全性極高,適用于實現(xiàn)工業(yè)化生產,可制備大尺寸石墨烯等優(yōu)點。
39 一種利用固態(tài)碳源在復合強磁場下穩(wěn)定制備石墨烯的方法
以金屬元素與碳元素組成的碳化物粉末作為固態(tài)碳源,溶碳性低的金屬作為襯底,將碳化物粉末均勻地平鋪在金屬襯底上,在惰性氣體的保護下,加熱至金屬襯底熔點溫度以上0?1000℃,使襯底熔化。同時,施加強磁場抑制金屬襯底熔體的流動。此時碳化物中的金屬原子會擴散到金屬襯底內部,而碳化物中的碳原子因為在金屬襯底中的溶解度有限,在襯底表面形成石墨烯,制備石墨烯的穩(wěn)定性得到提高。方法新穎、工藝穩(wěn)定、操作方便、可控性好、安全性極高、可制備大尺寸的石墨烯等優(yōu)點。
40 一種催化油漿制備石墨烯材料的方法
步驟:(1)將催化油漿在惰性氣體氛圍保護下進行熱縮聚處理,冷卻后取出液相部分作為熱縮聚油;(2)將熱縮聚油與萃取劑混合進行萃取分離,萃取后靜置分層并取下層液,蒸除下層溶液中的萃取劑后得到富集芳烴油;(3)將富集芳烴油與模板劑在有機溶劑作為助劑的條件下充分混合后,蒸除有機溶劑,然后在惰性氣體氛圍中進行碳化處理;(4)步驟(3)所得碳化產物經酸洗脫除模板劑,經過去離子水洗滌后干燥制得多孔石墨烯材料。該方法操作簡單,可制備出層數(shù)較薄的三維殼狀石墨烯材料,特別針對催化油漿等富含稠環(huán)芳烴的劣質重油的高附加值利用有重要意義。
41 一種富孔薄層類石墨烯的制備方法
步驟:(1)原料油預處理:以催化油漿或渣油經過延遲焦化處理所得的焦化液收產物作為預處理原料油,原料油經過蒸餾切割和溶劑萃取,得到餾分油芳烴抽出油;(2)反應物處理:將餾分油芳烴抽出油與有機溶劑混溶,加入模板劑進行分散,得到的固液混合物旋蒸出有機溶劑,得到表面包覆餾分油芳烴抽出油的模板劑粉末;(3)富孔薄層類石墨烯材料的制備:將模板劑粉末進行煅燒處理,煅燒產物經過酸洗脫除模板劑,得到富孔薄層類石墨烯材料,制備出的石墨烯材料形貌均一化程度高,層數(shù)較薄,且呈現(xiàn)殼型卷曲狀,特別針對催化油漿等富含稠環(huán)芳烴的劣質重油的高附加值利用有重要意義。
42 一種低成本制備高質量大片徑少層石墨烯粉體的方法
是先將碳源氣體與惰性氣體通入由熔融態(tài)的銅鉍合金與對石墨烯粉體表面不潤濕且不與銅鉍合金發(fā)生反應的熔融鹽所形成的雙相催化體系中,使體系中產生氣泡并在氣泡中反應生長石墨烯至氣泡破裂,然后通過反應后的混合氣流將漂浮在熔融鹽表面的石墨烯粉體攜帶至氣固過濾分離裝置,經過氣固分離得到高質量大片徑少層石墨烯粉體。實驗證明:可實現(xiàn)高產率直接獲得高質量的大片徑少層石墨烯粉體,關鍵是,所述雙相催化體系可實現(xiàn)循環(huán)重復使用,不僅明顯簡化了純化處理工藝和顯著降低了能耗和成本,且實現(xiàn)了資源最大化利用,對規(guī)?;苽涓哔|量大片徑少層石墨烯粉體具有顯著價值。
43 一種低溫合成石墨烯的方法
包括如下步驟:將六氯苯溶解在二乙二醇二甲醚中配制成濃度為0.02%?0.5%的溶液。無水氯化亞銅溶解在二乙二醇二甲醚中配制成濃度為0.1%?10%的溶液,碳酸鉀溶解在二乙二醇二甲醚中形成飽和溶液。然后,緩慢通入干燥的乙炔氣體,加熱攪拌,在90?110℃、氮氣或氬氣等惰性氣體保護條件下進行回流反應6?24個小時,處理后得到石墨烯。
44 一種自下而上制備三維石墨烯的方法
將含雙氨基的雜環(huán)化合物、氯化鈉與無水乙醇充分物理混合,得到含雙氨基的雜環(huán)化合物與氯化鈉的共混物;共混物在惰性氣體的保護下,在130~250℃保溫0.5~2h,再升溫到≥900℃保溫0.5~1.5h,冷卻,進行后處理,即得到三維石墨烯。通過選擇合適的前驅體,降低了石墨烯的生產成本,簡化了生產工藝,可制備出高質量、低成本、可規(guī)模化生產的石墨烯粉體材料。
45 一種少層石墨烯的制備裝置及制備方法
螺紋桿轉動帶動安裝板移動,將安裝板底部安裝的攪拌軸插入反應槽,第二伺服電機驅動攪拌軸轉動帶動攪拌輥轉動對混合溶液進行攪拌,同時超聲波發(fā)生器啟動使溶液以一定頻率震動,加速溶液與石墨顆粒反應。
46 一種石墨烯的制備方法
方法包括步驟:通過磁控濺射在絕緣體或半導體上制備一層C摻雜Ni薄膜(C?Ni薄膜),對C?Ni薄膜進行快速熱退火處理,在薄膜C?Ni薄膜上層或薄膜與基底界面處生成石墨烯,通過改變C?Ni薄膜的制備條件以及退火條件,可以控制石墨烯的層數(shù)和質量。在絕緣體或半導體基底上直接制備石墨烯或摻雜石墨烯,可以避免其轉移過程,可以避免對石墨烯引入雜質或褶皺等缺陷。
47 一種磁性石墨烯及其制備方法
包括:將氧化石墨烯加入油胺和二芐醚中,混合均勻后得到分散體A;將Fe(acac)3溶解到分散體A中,攪拌/超聲處理分散均勻制得分散體B;然后將獲得的淺棕色分散體B轉移到密閉高壓容器中,然后用氮氣/氬氣沖洗以除去痕量的氧氣和水分,制得分散體C;將分散體C進行熱還原,并在該溫度下老化,制得分散體D;反應結束后,將分散體D冷卻至室溫。加入乙醇提取產物,然后離心回收數(shù)次以去除殘留試劑。制備方法簡單高效、成本低、可大規(guī)模生產,得到的磁性石墨烯具有良好的鐵磁性能。該過程發(fā)生在密閉高壓容器中,可以抑制組分揮發(fā)且高溫條件有利于提高磁性。
48 一種石墨烯材料的制備方法
采用CVD法可在金屬表面生長大面積的石墨烯,經CVD生長后將石墨烯轉移到絕緣基底上并進行圖形化工藝。為避免轉移過程都會對石墨烯造成沾污并引起晶格缺陷問題,提出了直接在絕緣襯底上生長石墨烯薄膜的方法,然而直接生長的石墨烯薄膜仍需后續(xù)圖形化工藝。采用CVD法在銅箔上制備單層石墨烯薄膜,如圖所示為CVD儀器的結構圖,主要由氣源(CH4,H2和Ar)、流量計、石英爐管、加熱溫控系統(tǒng)和真空系統(tǒng)組成,CVD儀器在制備石墨烯薄膜方面具有較高的靈活性,可通過調整各項參數(shù)來獲得高質量的石墨烯薄膜。
49 一種三維分級多孔石墨烯及其制備方法和應用
包括如下步驟:(1)以金屬為陽極,在水或水溶液中進行電解;電解結束后進行固液分離,得到金屬氧化物納米顆粒;所述金屬的標準氧化還原電勢<0V;(2)在所述金屬氧化物納米顆粒的表面修飾有機配體,得到組裝體;(3)對所述組裝體依次進行碳化、去除金屬氧化物納米顆粒、石墨化,得到三維分級多孔石墨烯。制備方法通用性好,制備出的三維分級多孔石墨烯材料石墨化程度高、導電性優(yōu)異、孔道結構豐富多樣且互相貫通,在載藥、廢水處理、能源的存儲與轉化、催化等領域具有廣闊的應用前景。
50 高效防腐用表面修飾的超大尺寸石墨烯及其制備和應用
所述還原劑與超大尺寸氧化石墨烯的質量比為(8~15):1;所述還原劑為酸酐與電活性單體反應產物。將制備的表面修飾的超大尺寸石墨烯形成分散漿料后具有廣泛適用性,適用于水性環(huán)氧樹脂體系、水性丙烯酸樹脂體系、水性聚氨酯體系,給大規(guī)模生產節(jié)約了大量成本。
51 用于制備不同性能石墨烯的方法及應用
包括氧化過程和熱還原過程,所述熱還原過程包括:通過調控熱還原過程的工藝參數(shù),制備不同性能的石墨烯產品,所述工藝參數(shù)包括還原溫度或/和時間,所述性能通過指標參數(shù)表征,所述指標參數(shù)包括含氧量或/和比表面積。通過調控氧化石墨烯在熱還原過程的工藝參數(shù),制備得到不同比表面積的石墨烯產品,從而可應用于不同的下游領域。
52 一種石墨烯及其制備方法與應用
步驟:(1)以碳酸鎂作為模板劑,采用流化床化學氣相沉積法制備石墨烯與模板劑的復合物;(2)采用酸洗的方式去除所述石墨烯與模板劑的復合物中的模板劑,得到石墨烯;(3)向酸洗后的濾液中加入碳酸鹽水溶液,通過再生得到碳酸鎂,并將再生后所得碳酸鎂循環(huán)至步驟(1)作為模板劑,以繼續(xù)制備石墨烯。提供的方法易于控制,操作成本低且工藝簡單,不但可以實現(xiàn)模板劑的循環(huán)利用,還可以實現(xiàn)利用流化床化學氣相沉積法批量制備石墨烯,進而可大幅降低石墨烯的生產成本。
53 一種圖形化生長垂直取向石墨烯的方法
該方法包括如下步驟:在襯底上光刻出所需要的垂直取向石墨烯的圖形;依次沉積氧化物犧牲層和金屬犧牲層;通過超聲進行剝離,使圖形區(qū)域的襯底顯露出來,而非圖形區(qū)域被氧化物/金屬雙犧牲層覆蓋;使用等離子增強化學氣相沉積技術生長垂直取向石墨烯;犧牲層在垂直取向石墨烯生長結束后脫離襯底,用氮氣將犧牲層殘留物吹凈。采用氧化物/金屬雙犧牲層的方法減少了后續(xù)的光刻、刻蝕等工藝對垂直取向石墨烯造成的沾污與破損,且圖形化精細度高,具有重要的應用價值。
54 一種連續(xù)化制備粉體石墨烯的方法及石墨烯
由于石墨烯被不斷從生長基體中帶出,生長基體中始終有新的界面與生長氣體發(fā)生反應,從而生成新的石墨烯,繼而被惰性氣體帶出。制備出來的石墨烯片徑為10μm~1cm,導電率達到105~106S/m。通過控制通入氣體的流量大小和生長溫度,可以使生長速率和吹出速率達到平衡,從而實現(xiàn)連續(xù)化可控生長;通過調控氣泡大小,來控制石墨烯的片徑大小。只要保持溫度和碳源供給,整個系統(tǒng)可以持續(xù)生長,并保證產出的石墨烯質量穩(wěn)定,從而實現(xiàn)工業(yè)化大批量生產。
55 石墨烯合成設備及利用其的石墨烯合成方法
包括:合成爐,所述合成爐具有爐腔、第一進氣口、第一出氣口和排液口,所述第一進氣口、所述第一出氣口和所述排液口中的每一者與所述爐腔連通,所述第一出氣口位于所述第一進氣口的上方,所述排液口在上下方向上位于所述第一出氣口與所述第一進氣口之間;加熱裝置,所述加熱裝置與所述爐腔配合以便能夠對所述爐腔進行加熱;和氣體噴槍,所述氣體噴槍設在所述第一進氣口處,以便能夠將反應氣體通入所述爐腔內。因此,根據本發(fā)明實施例的石墨烯合成設備具有操作簡單、生產效率高和成本低的優(yōu)點。
56 一種小尺寸石墨烯的制備方法
制備方法:步驟1:通過電鍍法在鋁膜二氧化硅薄板上鍍銅,制作基底;步驟2:惰性氣體的保護下將基底放入反應室內預熱;步驟3:通入惰性氣體、和含碳有機氣態(tài)物質的混合物進行碳化處理;步驟4:取出基底放入混酸溶液中處理,然后水洗至中性,過濾、烘干后得到小尺寸石墨烯。本發(fā)明可用于制備出純度高,尺寸小,分布均勻,可控性好等優(yōu)點的小尺寸石墨烯。且本方法耗能較低,原材料環(huán)保,價格低廉。一種小尺寸石墨烯,外觀為透明狀薄膜,微觀形貌為小尺寸石墨烯,橫向尺寸50nm~200nm,碳含量高達92%以上。
57 一種激光誘導工業(yè)大麻制備石墨烯材料的方法
以工業(yè)大麻的麻皮、麻桿及麻根等為包括碳前體的材料,利用激光誘導石墨烯技術使其誘導還原轉化為石墨烯,可實現(xiàn)包括石墨烯、石墨烯量子點、石墨烯介孔材料以及其他石墨烯復合材料的制備。所需的原材料綠色、環(huán)保,制備過程簡單、高效,生產成本低,適用于各種石墨烯材料的批量化生產。
58 一種介孔石墨烯的制備方法
首先將鎂粉和碳酸鹽粉末混勻,混勻后壓塊,所得壓塊置于密閉容器的內膽中;將裝有鎂和碳酸鹽壓塊的密閉容器置于高溫爐中進行升溫反應,反應后冷卻至室溫,得到黑灰色粉末;所得黑灰色粉末與稀酸反應,反應后采用去離子水抽濾洗滌至中性,所得濾餅干燥后得到介孔石墨烯。本發(fā)明技術方案能夠有效解決石墨烯制備過程普遍存在的片層堆積和團聚問題;另外,制備反應過程不需要氬氣保護,鎂粉利用率高,成本低,易于規(guī)?;a和推廣,制備所得石墨烯介孔豐富,具有優(yōu)異的電化學穩(wěn)定性,能夠廣泛應用于電化學儲能電極材料及催化材料等。
59 一種自蔓延合成多孔石墨烯的制備方法
首先將鎂粉和其它金屬粉末研磨混合均勻,所得混合粉置于坩堝內,將坩堝置于密閉的容器中,并在混合粉內埋入電阻絲;然后向坩堝內通入二氧化碳氣體,通過調節(jié)電流的大小,使電阻絲發(fā)熱,采用發(fā)熱的電阻絲引燃混合粉;混合粉迅速燃燒完成,反應過程中發(fā)出耀眼的白光,并放出大量的熱,放出的熱量足以維持反應物繼續(xù)反應直至反應結束,生成大量黑色產物,最后依次采用稀酸溶液反應、去離子水洗滌、干燥,得到多孔石墨烯。制備方法簡單易行、成本低、產率高,且產物石墨烯雜質少,具有極大的比表面積。
60 一種石墨烯的制備方法
石墨烯的制備方法包括:沉積步驟和刻蝕步驟。沉積步驟包括:通過化學氣相沉積在襯底上沉積石墨烯??涛g步驟包括:采用水蒸氣對石墨烯表面的無定形碳進行刻蝕,水蒸氣的溫度不低于750℃。該制備方法能夠有效去除石墨烯表面的無定形碳,使得生長得到的石墨烯薄膜的覆蓋率高、質量佳且潔凈度高。
高密度高強度石墨國內外研發(fā)現(xiàn)狀
美國POCO Graphite Inc 利用超細粉石墨材料在2500℃以上,壓力作用下的蠕變特性,成功開發(fā)再結晶石墨。再結晶石墨是在高溫高壓下使多晶石墨晶粒長大并走向排列而得到的高密度材料,石墨體內的缺陷(砂眼、裂紋等)消失,體積密度可達到1. 85-2.15g/cm3。
日本住友金屬公司用MCMB 成功研制體積密度1.98-2.00g/cm3高密度各向同性石墨。日本無機材料研究所在瀝青的苯不溶物添加蒽油和1, 2一苯并菲等高沸點有機化合物,加熱至350-600℃,制成粒徑>1-100 的MCVIB 在4MPa的成型壓力下成型,石墨化后得到高密度各向同性石墨。
揭斐川電氣公司用B階縮合稠芳多核芳烴(COPNA)樹脂為原料,在200 ℃模壓成型,固化后,再在400-500℃的條件下和非氧化性氣氛中熱壓處理,經過后續(xù)工作得到高石墨化、導熱性和導電性俱佳的高強高密(1. 85g/cm3) 石墨材料。
與發(fā)達國家相比還有很大差距
然而,盡管天然石墨是中國的優(yōu)勢礦物資源,儲量、產量、國際貿易量均居世界前位,但中國的石墨產業(yè)布局嚴重畸形的局面卻亟待改變。民進中央長期調研發(fā)現(xiàn),長期以來國內石墨產業(yè)礦產資源資料落后,生產品級劃分不嚴,浪費嚴重,基本上處于采選和初加工階段,技術嚴重落后,產品絕大部分為普通中高炭礦產品。值得注意的是,日、美等發(fā)達國家將天然石墨作為戰(zhàn)略資源,卻利用中國的廉價原料,深加工成能夠在電子、能源、環(huán)保、國防等領域應用的先進石墨材料,以極高的價格占領國際市場并返銷中國。
我國石墨主要出口國家分別是美國、日本、韓國、德國等,每年出口量占世界各國總出口量的80%以上。日本是全球最大的石墨進口國,其中98%從我國進口,美國天然鱗片石墨完全依靠進口,其中48%來自我國。我國石墨初級產品的出口國又恰恰是我國高附加值石墨產品的進口國。在我國大量出口石墨初級產品的同時,美、日、韓等發(fā)達國家卻早早把石墨列為戰(zhàn)略資源,嚴格控制開采,以采代購。
高純石墨 發(fā)展高附加值石墨制品的關鍵
中國生產的天然石墨產品中,絕大部分是最初級的加工產品。這些初級加工產品,都面臨著產能過剩的問題,而產能過剩又壓制了價格。伴隨初級產品出口為主,中國石墨的高附加值產品研發(fā)和生產則明顯缺失,隨著科學技術的不斷進步,高純微細石墨的用途越來越廣。普通的高碳石墨產品已不能滿足原子能,核工業(yè)的飛速發(fā)展急需大量的高純石墨。
據2011年不完全統(tǒng)計,中國高純石墨年需求量約為20萬噸左右。國外以其技術優(yōu)勢在高純石墨方面占據領先地位,并在石墨高技術產品方面對中國進行禁運。目前中國高純石墨技術只能勉強達到純度99.95%,而99.99%乃至以上的純度只能全部依賴進口。2011年,中國天然石墨產量達到約80萬噸,均價約為4000元/噸,產值約為32億元。目前,進口99.99%以上高純石墨的價格超過20萬元/噸。其進出口由于技術壁壘導致的價差非常驚人。
加強技術研發(fā),提高產品質量
高密度高強度石墨較傳統(tǒng)石墨除了具有高密度,高強度的強度外,還具有良好的熱穩(wěn)定性。良好的熱穩(wěn)定性是使石墨高溫使用中抗氧化性能大幅度提高,特別在模具行業(yè),比傳統(tǒng)石墨可延長20-50% 的壽命。
對于中國石墨行業(yè)而言,技術進步是其發(fā)展的重心和關鍵。許多國家,尤其是一些發(fā)達國家,不斷致力于提高技術水平來開發(fā)石墨新產品和新用途,甚至由于多年積累,已經形成寡頭壟斷的態(tài)勢。例如氟化石墨主要由美、日、俄生產;膨脹石墨主要由美、日、德、法等國壟斷;其中高純膨脹石墨只有日本生產。
近幾年,我國涌現(xiàn)出許多石墨新技術和優(yōu)秀科技成果,高純石墨材料開發(fā)與應用取得了可喜的進步。只有不斷依靠技術創(chuàng)新提高企業(yè)核心競爭力作為生存發(fā)展之道,不斷培育技術人才,加大科技投入,提高科技轉化、創(chuàng)新能力,才是石墨企業(yè)發(fā)展的根本。 為幫助國內石墨生產企業(yè)提高產品質量,發(fā)展高端產品,我們特收集整理精選了本專集資料。
? 石墨提純 現(xiàn)有工藝存在缺陷
?? ? 隨著技術的不斷發(fā)展,通過選礦工藝得到的鱗片狀高碳石墨產品己不能滿足某些高新行業(yè)的要求,因此需要進一步提高石墨的純度。目前,國內外提純石墨的方法主要有浮選法、酸堿法、氫氟酸法、氯化焙燒法、高溫法等。其中,酸堿法、氫氟酸法與氯化焙燒法屬于化學提純法,高溫提純法屬于物理提純法。
1、 浮選法:是利用石墨的可浮性對石墨進行富集提純,適應于可浮性好的天然鱗片狀石墨,石墨原礦經浮選后最終精礦品位通常為90%左右,有時可達94%~95% 。使用此法提純石墨只能使石墨的品位得到有限的提高,是因為部分硅酸鹽礦物和鉀、鈉、鈣、鎂、鋁等化合物里極細粒狀浸染在石墨鱗片中,即使細磨也不能完全單體解離,所以采用選礦方法難以徹底除去這部分雜質。
2、 酸堿法:是當今我國高純石墨廠家中應用最廣泛的方法,其原理是將NaOH與石墨按照一定的比例混合均勻進行鍛燒,在500-700℃氯化焙燒法的高溫下石墨中的雜質如硅酸鹽、硅鋁酸鹽、石英等成分與氫氧化鈉發(fā)生化學反應,生成可溶性的硅酸鈉或酸溶性的硅鋁酸鈉,然后用水洗將其除去以達到脫硅的目的;另一部分雜質如金屬的氧化物等,經過堿熔后仍保留在石墨中,將脫硅后的產物用酸浸出,使其中的金屬氧化物轉化為可溶性的金屬鹽,而石墨中的碳酸鹽等雜質以及堿浸過程中形成的酸溶性化合物與酸反應后進入液相,再通過過濾、洗滌實現(xiàn)與石墨的分離,從而達到提純的目的。但是此種提純方法的缺點在于需要高溫鍛燒,設備腐蝕嚴重,石墨流失量大以及廢水污染嚴重,且難以生產碳含量99.9%及以上的高純石墨。
3、 氫氟酸提純法:是利用氫氟酸能與石墨中幾乎所有的雜質反應生成溶于水的化合物及揮發(fā)物,然后用水沖洗除去雜質化合物,從而達到提純的目的。使用氫氟酸法提純石墨,除雜效率高、能耗低,提純所得的石墨品位高、對石墨的性能影響小。但由于氫氟酸有劇毒和強腐蝕性,生產過程中必須有嚴格的安全防護措施,對于設備要求嚴格導致成本升高;另外氫氟酸法產生的廢水毒性和腐蝕性都很強,需要嚴格處理后才能排放,環(huán)保環(huán)節(jié)的投入又使氫氟酸法的成本大大增加,如污水處理稍不到位,會對環(huán)境造成巨大污染。
4、氯化焙燒法是將石墨礦石在一定高溫和特定的氣氛下焙燒,再通入氯氣進行化學反應,使石墨中的雜質進行氧化反應,生成熔沸點較低的氣相或凝聚物的氯化物及絡合物逸出,從而達到提純的目的。由于氯氣的毒性、嚴重腐蝕性和污染環(huán)境等因素,在一定程度上限制了氯化焙燒工藝的推廣應用。
5、高溫法提純石墨,是因為石墨是自然界中熔點、沸點最高的物質之一,熔點為3850 士50℃,沸點為4500℃,遠高于所含雜質的熔沸點,它的這一特性正是高溫法提純石墨的理論基礎。將石墨粉直接裝入石墨士甘鍋,在通入惰性保護氣體和少量氟利昂氣體的純化爐中加熱到2300~3000℃,保持一段時間,石墨中的雜質因氣化而溢出,從而實現(xiàn)石墨的提純。雖然高溫法能夠生產99.99%以上的超高純石墨,但因鍛燒溫度極高,須專門設計建造高溫爐,設備昂貴、投資巨大,對電力口熱技術要求嚴格,需隔絕空氣,否則石墨在熱空氣中升溫到450℃時就開始被氧化,溫度越高,石墨的損失就越大。這種設備的熱效率不高,電耗極大,電費高昂也使這種方法的應用范圍極為有限,只有對石墨質量要求非常高的特殊行業(yè)(如國防、航天等)才采用高溫法小批量生產高純石墨。
(二) 低能耗石墨提純技術 國內最新研制
??? 據恒志信網消息:針對石墨提純現(xiàn)有技術存在的問題。武漢工程大學研制成功一種對天然石墨進行高純度提純的方法及裝置。該方法能耗低,所得到的石墨的純度高,其裝置簡單。
與現(xiàn)有技術相比,新工藝的有益效果是:
1、工藝新穎、裝置簡單、能耗低、升溫迅速,是采用等離子體炬加熱技術,利用熱等離子體局部超過4000℃的高溫,使石墨原料中的雜質在短時間內充分氣化,實現(xiàn)提純石墨目的,可以實現(xiàn)石墨的連續(xù)提純。
2、原理與現(xiàn)行高溫提純法一致,但由于是將石墨粉直接送入具有極高溫度的等離子體焰流中直接加熱,因此熱利用率極高。而采用現(xiàn)有高溫爐提純,熱能除了加熱物料外更多的是在加熱爐體,并被散發(fā)到環(huán)境中。
3、采用新技術工藝,石墨的純度高(碳質量含量≥98.7%)。初始碳質量含量90% 、粒度100目的石墨,經過一次提純后碳質量含量98.7% ;經過第二次提純碳質量含量99.5% 經過第三次提純碳質量含量99.9%;如再經過幾次循環(huán)石墨提純到碳質量含量99.99%。
資料中詳細描述石墨提純的方法及其裝置,其能耗遠低于現(xiàn)行高溫提純法。石墨的純度高,裝置簡單。
(三)天然隱晶質石墨(礦)剝離提純方法
天然隱晶質石墨是我國的優(yōu)勢礦產資源之一,主要用于鑄造、石墨電極、電池碳棒、耐火材料、鉛筆和增碳劑等方面。隱晶質石墨晶體極小,石墨顆粒嵌于粘土中,很難分離。由于隱晶質石墨原礦品位高(一般含碳60%-80%),部分可達95%,平均粒徑。.01-0.1μm,用肉眼很難辨別,故稱隱晶質石墨,俗稱土狀石墨。與鱗片石墨相比,土狀石墨碳含量高,灰分多,晶粒小,提純技術難度大,使其應用范圍受到極大限制。在我國,通常都是將開采出來的石墨礦石經過簡單子選后,直接粉碎成產品出售。因此天然隱晶質石墨資源得不到充分的利用,甚至盲目出口,造成資源的浪費。鑒于天然隱晶質石墨的技術含量和附加值極低,而我國市場需要的高純超細石墨則多數(shù)依賴進口,開展天然隱晶質石墨的提純新方法尤為緊迫。
據恒志信網消息:湖南大學最新研制成功天然隱晶質石墨的提純新方法,解決了現(xiàn)有技術中天然石墨礦,特別是隱晶質石墨提純技術難度大、成本高、污染大、資源浪費嚴重的問題,適用于不同品味、不同礦質的天然石墨的提純,且成本低,環(huán)境污染小,低能耗,簡單易行,具有廣泛的應用前景。
天然隱晶質石墨的提純新方法具有如下優(yōu)點:
1、新技術所采用的插層劑原料價格低,可循環(huán)使用或回收利用。
2、新技術對石墨結構無明顯破壞,也不會產生明顯缺陷,對大尺寸鱗片石墨具有保護作用。
3、新技術所生產的產品多元化(高碳石墨、高純石墨、石墨烯和石墨烯納米片) ,可根據市場需求調整產品結構。
4、新技術可在現(xiàn)有石墨浮邊生產線上增添一定工藝設備進行實施,工藝簡單,設備要求低,條件溫和,成本低。
5、新技術不使用酸和堿,污染物產生少,對環(huán)境友好。
6、新技術適用于不同的固定碳含量的天然石墨礦,也可用于與輝鉬礦的剝離提純。
技術指標:原料:高碳隱晶質石墨粉(固定碳含量為43.2% 200目)
成品:高純石墨(碳含量99.95% ),石墨回收率72% 。
? 【資料描述】
? ???資料中詳細描述了天然隱晶質石墨的提純新方法、礦漿液調制方法、超聲剝離的礦漿液、浮選、提純等等步驟、以及生產實施例等等。
純度≥99.999% 天然石墨高溫提純新技術
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?? 【石墨高溫提純技術背景】
石墨作為工業(yè)原料,尤其在一些特殊行業(yè)以及原子能工業(yè)、汽車工業(yè)、航天技術、生物技術等高新技術工業(yè),不但對石墨的碳含量要求極高,同時也要求在石墨的成分中不能含有過多的微量元素,必須是99.9%以上的高純度石墨,然而現(xiàn)在一般的天然石墨含碳量均無法滿足這些行業(yè)對高純度石墨的要求,目前對天然石墨采取的提純法仍是利用石墨的耐高溫的性能,從而使用高溫電熱法提高石墨純度,由于此工藝復雜,需要建設大型電爐,電力資源浪費嚴重,同時需要不斷通入惰性氣體,造成成本高昂。尤其重要一點,是當石墨純度達到99.93%時,己達到極限,無法使石墨的固定碳含量繼續(xù)提高。目前對于氯氣提純尚未形成工業(yè)化生產。
現(xiàn)有技術存在工藝復雜、對原料的顆粒選擇過大等缺點。國內外有采用高溫提純天然鱗片石墨,即將天然石墨裝入己石墨化過的石墨士甘塌內進行石墨化提純,利用石墨士甘鍋具有良好的導電、導熱以及耐高溫特性,石墨灰粉2700℃度以上高溫氣化逸出,該方法能將純度提高至99.99% 以上,但高溫石墨純化存在純化時間長、工藝流程復雜、要求較高的溫度同時嚴重浪費電力資源,然而化學提純石墨的方法由于工藝落后,對于小顆粒的石墨不能較好的回收,對環(huán)境造成污染,并且純度亦不能滿足市場對產品的需求。
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? 【高純度天然石墨的提純新方法 研制成功】
??? 據恒志信網消息:針對上述現(xiàn)有技術存在的問題中。國內新研制成功一種純度高、工藝簡單、節(jié)省電力資源、利于石墨回收的高純度天然石墨的提純方法。是采用高溫提純石墨的方法,經過高溫反應、化學提純、洗滌、脫水后獲得高純度的石墨,利用氧化劑、絡合劑與天然石墨進行反應,去除原料中雜質,得到微量元素含量低,性能穩(wěn)定的石墨。新工藝對含碳量>60%的石墨原料進行純化,得到純度大于99.9991%,灰粉<1PPM,微量元素<0.5PPM的石墨,具有工藝簡單,易于操作,生產效率高,耗電量低,不需要大型的加工設備,節(jié)約生產成本。
? 【新技術優(yōu)點】
在石墨提純工藝中均采用化學提純或氧化提純工藝,對于6000目以上的天然石墨則提純的純度很難達到99.9以上。
1、新提純工藝利用氧化劑和絡合劑與天然石墨原料進行化學反應,去除原料中Si02 、A1203 、MgO 、CaO 、P205、CuO 等雜質,從而生產出微量元素含量低,性能穩(wěn)定的產品。而現(xiàn)有國內石墨提純工藝中均采用化學提純或氧化提純工藝,對于6000目以上的天然石墨則提純的純度很難達到99.9以上。
2、目前國內大多在提純過程中采用自來水用于石墨的提純工藝中,由于一般的水質中均含有Ca2+、Mg2+、CL-、Si2+等離子物質,不利于去除石墨中本身所含有的Si02 、A1203 、MgO 、CaO 、P205 、CuO等雜質,新技術方案的工藝中采用經過離子交換樹脂處理過的不含Ca2+、Mg2+、CL-、Si2+等雜質離子的純水,更好的去除石墨中所含有的Ca2+、Mg2+、CL-、Si2+ 等雜質離子,同時可以使石墨中的pH 值達到6.4-6.9 。從而得到純度高達99.999% 以上,灰粉<1PPM,微量元素<0.5PPM的石墨。
3、新技術方案工藝中將反應釜內的溫度加熱至85-90℃,可以是石墨與所加入的氫氟酸、鹽酸、硝酸和乙二胺四乙酸與石墨中的所含的Ca2+、Mg2+、CL-、Si2+等雜質離子能夠進行充分的化學反應,通過洗滌、脫水后,去除石墨中含有的Si02 、A1203 、MgO 、CaO 、P205、CuO等雜質,新技術方案中所選用的溫度范圍,并按照所述的溫度范圍進行提純,能夠使提純達到最佳效果。絡合劑具有分散、懸浮作用和很強的絡合能力,在較小用量甚至極小用量就能達到需要的絡合程度,絡合劑還能有Ca2+、Mg2+等金屬離子發(fā)生絡合,形成金屬絡合物,從而達到去除金屬離子的目的。
4、新技術方案工藝中加入的絡合劑能是絡合劑與石墨中的Ca2+、Mg2+等離子發(fā)生絡合,形成金屬絡合物,通過洗滌、脫水去除石墨中含有的Si02 、A1203 、MgO 、CaO 、P205、CuO等雜質,技術方案選用合適的絡合劑,并按照所述的比例加入進行提純夠進一步提高純化的效果.
5、新技術工藝可對粒度為100-10000目,含碳量>60% 的石墨原料進行純化,得到純度為99.999% 的石墨成品,具有工藝簡單,易于操作,反應時間短,生產效率高,耗電量低,在提純過程中不需要大型的加工設備,節(jié)約生產成本。所得產品可應用于電子工業(yè)、國防尖端工業(yè)、化學分析工業(yè)、核工業(yè)、航天工業(yè)等高科技領域。
【高純度天然石墨的提純方法】部分摘要
??? 提純步驟為:
????步驟一、取含碳量>60% 的石墨400公斤,放入反應釜Ⅰ內,按石墨的重量百分比依次加入30公斤乙二胺四乙酸、50公斤氫氟酸(濃度40%)、2公斤硝酸(濃度98%)。鹽酸(濃度30%),后加入100L水,開機攪拌,轉速200轉/分鐘,攪拌時間20分鐘;
????步驟二、升溫反應,開啟反應釜上溫控裝置,使反應釜內的溫度升至85℃,反應4小時,反應過程中每隔50分鐘攪拌一次,每次攪拌時間3分鐘,攪拌速度200轉/分鐘,反應完成后,再靜置3小時,靜置完成后排出反應釜內尾氣,制得混合料漿A;
????步驟三、將混合料漿A 置入冷卻塔Ⅱ內,向冷卻塔Ⅱ內注入重量為混合料漿A兩倍量的純水,形成混合料漿A-2,邊注水邊攪拌,攪拌速度200轉/分鐘,攪拌至冷卻塔II內的溫度降至35℃止,完成降溫后,打開冷卻塔II 的放料閥,將混合料漿A-2 置入洗滌器Ⅲ內;
????步驟四、將混合料漿A-2置入洗滌器Ⅲ中后,向洗滌器Ⅲ中注入純水,邊注水邊洗滌,洗滌器Ⅲ的洗滌轉速500轉/分鐘,洗滌至混合料漿A-2 的pH值呈6.4止,后將洗滌器III的轉速設置為1000轉/分鐘,進行離心脫水,脫水至混合料漿A-2的含水量為20%止,停止脫水,制得混合料漿B;
????步驟五、混合料漿B 重新放入反應釜Ⅰ內,按石墨重量百分比加入80公斤硫酸(濃度98%)、40公斤氫氟酸(濃度40%),然后加入純水100L,攪拌20分鐘,攪拌速度為200轉/分鐘;
????步驟六、第二次升溫反應,開啟反應釜Ⅰ的溫控裝置,使反應釜Ⅰ內的溫度升至85℃,反應2小時,反應過程中每隔1小時進行一次攪拌,每次攪拌時間3分鐘,每次攪拌速度為200轉/分鐘,反應結束后,關閉電源,打開反應釜I 上的尾氣排放閥,將反應釜I內的廢氣排出,制得混合料漿C;
步驟七、 步驟八、步驟九、步驟十、步驟十一、步驟十二
...............略 詳細步驟請見本資料專集
步驟十三、將脫水后的混合料漿H 送至烘干設備上烘干,烘干溫度為150-350 ℃,烘干后的含水量<0.1% ,碳含量為99.9991% -99.9995%,制得產品;
? 【資料描述】
????資料中詳細描述了高純度天然石墨的提純技術的制備方法、現(xiàn)有技術所存在的問題,性能和優(yōu)點、實施例等等。
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