專利名稱：高純鱗片石墨的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聞純石墨的制備方法。
背景技術(shù)：
高純石墨由于其具有許多新穎的特性，如優(yōu)良的導熱、導電性能，良好的吸附性能和抗熱震性等特點，因而引起學者的極大興趣。利用超臨界流體干燥法制備高純天然鱗片石墨賦予了石墨新的特性，使其具有更優(yōu)異的物理和化學特性，如耐高溫、催化和電導特性等。目前，有關(guān)高純天然鱗片石墨的制備方法主要集中于傳統(tǒng)的堿酸化學法和高溫物理法。傳統(tǒng)堿酸化學法的優(yōu)點在于設(shè)備簡單、易操作，但石墨純度難以達到高純要求，反應過程污染嚴重，固體副產(chǎn)物較多，難以清除干凈，影響產(chǎn)品質(zhì)量，難以控制反應過程中“三廢”的排放對環(huán)境的污染。高溫物理法是利用石墨中的雜質(zhì)在高溫下?lián)]發(fā)的特性，采用在惰性氣體保護下或真空條件下在高溫爐中對石墨原料進行加熱，從而制備高純石墨?，F(xiàn)有制備高純石墨的提純溫度高達3050°C，能耗巨大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有制備鱗片石墨的方法污染大、高能耗的技術(shù)問題，提供了一種聞純鱗片石墨的制備方法。
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高純鱗片石墨的制備方法按照以下步驟進行:一、將5g粒徑為10 200 μ m的天然鱗片石墨放入石英管中，將石英管以5 IO0C /分的速度升溫至500°C，以5L/min的速度通入流動氮氣，然后在500°C的條件下保溫Ih ；二、取10 50mL鹽酸、20 40mL硫酸、8 16mL無水乙醇和8 12mL蒸懼水在室溫條件下攪拌、混合30分鐘；三、將5 IOmg異丙酸鈉、5 IOmg異丙酸招和5 IOmg異丙酸鉀混合后放入步驟二所配制的溶液中，在室溫條件下攪拌、混合30分鐘；四、將步驟三所得的溶液與經(jīng)過步驟一處理的天然鱗片石墨完全混合，形成混合物,將混合物放入到高壓反應釜中，同時加入乙醇，乙醇加入量為反應釜體積的4/5，將高壓反應釜密封，在溫度為250 300°C、壓力為5 IOMPa條件下反應6 10h，反應結(jié)束后，將乙醇蒸汽釋放、高壓反應釜卸壓、干燥，即得鱗片石墨。本發(fā)明高純天然高純鱗片石墨的制備方法通過鹽酸、硫酸、乙醇和水形成酸性溶液，利用異丙酸鹽在乙醇超臨界條件下所生成活性反應物，在酸性環(huán)境中能與石墨中的氧化物雜質(zhì)充分反應生成易溶于酸的可溶性鹽，通過乙醇蒸汽的排放，從而帶走副產(chǎn)物，進而制備高純天然鱗片石墨(石墨純度> 99.9% )0本發(fā)明方法無污染，且能耗低。本發(fā)明方法由于異丙酸鹽在高溫高壓下的水環(huán)境條件下易分解出具有氧化性的酸性絡(luò)合物，而天然鱗片石墨中的礦物雜質(zhì)由于具有復雜的晶體結(jié)構(gòu)，在此環(huán)境下與易生成具有還原性的堿性絡(luò)合物，同時，在超臨界條件下，溶液中的酸性物質(zhì)易進入鱗片石墨中的插層結(jié)構(gòu)，從而使得鱗片石墨中的雜質(zhì)進一步釋放。這樣，天然鱗片石墨中的雜質(zhì)所生成的堿性絡(luò)合物與異丙酸鹽所分解的酸性絡(luò)合物在高溫高壓條件下充分反應，生成在超臨界條件下易溶于酸的偏硅酸鹽，在高壓條件下隨著氣體的瞬間釋放，從而達到提純的目的。


圖1是試驗一制備的高純鱗片石墨的三維光學顯微鏡照片；圖2是試驗二天然鱗片石墨的XRD圖譜，圖中 表示石墨，■表示Fe2O3, ■表示Al2O3,.表示 CaO,。表示 SiO2,0表示 MgO ；圖3是試驗二制備的高純鱗片石墨的XRD圖譜。
具體實施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一:本實施方式高純鱗片石墨的制備方法按照以下步驟進行:一、將5g粒徑為10 200 μ m的天然鱗片石墨放入石英管中，將石英管以5 IO0C /分的速度升溫至500°C，以5L/min的速度通入流動氮氣，然后在500°C的條件下保溫Ih ；二、取10 50mL鹽酸、20 40mL硫酸、8 16mL無水乙醇和8 12mL蒸懼水在室溫條件下攪拌、混合30分鐘；

三、將5 IOmg異丙酸鈉、5 IOmg異丙酸招和5 IOmg異丙酸鉀混合后放入步驟二所配制的溶液中，在室溫條件下攪拌、混合30分鐘；四、將步驟三所得的溶液與經(jīng)過步驟一處理的天然鱗片石墨完全混合，形成混合物,將混合物放入到高壓反應釜中，同時加入乙醇，乙醇加入量為反應釜體積的4/5，將高壓反應釜密封，在溫度為250 300°C、壓力為5 IOMPa條件下反應6 10h，反應結(jié)束后，將乙醇蒸汽釋放、高壓反應釜卸壓、干燥，即高純得鱗片石墨。
具體實施方式
二:本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中所述的天然鱗片石墨的純度>90%。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三:本實施方式與具體實施方式
一或二之一不同的是步驟一中將石英管以8°C /分的速度升溫至500°C。其它與具體實施方式
一或二之一相同。
具體實施方式
四:本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟二中鹽酸與硫酸的體積比為3 4: 4。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五:本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是步驟二中鹽酸和硫酸的混合酸與無水乙醇的體積比為32 44: 8。其它與具體實施方式
一至四之一相同。
具體實施方式
六:本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是步驟四中在溫度為260 290°C、壓力為6 9MPa條件下反應7 9h。其它與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
七:本實施方式與具體實施方式
一至六之一不同的是步驟四中在溫度為270°C、壓力為8MPa條件下反應8h。其它與具體實施方式
一至六之一相同。
具體實施方式
八:本實施方式與具體實施方式
一至七之一不同的是步驟四中乙醇蒸汽釋放的溫度為250 300°C、釋放壓力為5 lOMPa。其它與具體實施方式
一至七之一相同。
具體實施方式
九:本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟四中乙醇蒸汽釋放的溫度為280°C、釋放壓力為8MPa。其它與具體實施方式
一至八之一相同。
具體實施方式
十:本實施方式與具體實施方式
一至九之一不同的是步驟四中干燥溫度為60V。其它與具體實施方式
一至九之一相同。采用下述實驗驗證本發(fā)明效果:試驗一:高純鱗片石墨的制備方法按照以下步驟進行:一、將5g粒徑為100 μ m的天然鱗片石墨放入石英管中，將石英管以6°C /分的速度升溫至500°C，以5L/min的速度通入流動氮氣，然后在500°C的條件下保溫Ih ；二、取IOmL鹽酸、20mL硫酸、8mL無水乙醇和8mL蒸懼水在室溫條件下攪拌、混合30分鐘； 三、將IOmg異丙酸鈉、IOmg異丙酸招和IOmg異丙酸鉀混合后放入步驟二所配制的溶液中，在室溫條件下攪拌、混合30分鐘；四、將步驟三所得的溶液與經(jīng)過步驟一處理的天然鱗片石墨完全混合，形成混合物，將混合物放入到高壓反應釜中，同時加入乙醇，乙醇的加入量為反應釜體積的4/5，將高壓反應釜密封，在溫度為260°C、壓力為5MPa條件下反應6h，反應結(jié)束后，將乙醇蒸汽釋放、高壓反應釜卸壓、干燥，即得高純鱗片石墨。從圖1可以看出利用超臨界流體干燥法所制備的高純天然鱗片石墨具有很好的完整性，表面光滑，由此可知本試驗的方法不破壞石墨的形貌特征。試驗二:一、將5g粒徑為150 μ m的天然鱗片石墨放入石英管中，將石英管以8°C /分的速度升溫至500°C，以5L/min的速度通入流動氮氣，然后在500°C的條件下保溫Ih ；二、取25mL鹽酸、25mL硫酸、IOmL無水乙醇和IOmL蒸懼水在室溫條件下攪拌、混合30分鐘；三、將8mg異丙酸鈉、8mg異丙酸招和8mg異丙酸鉀混合后放入步驟二所配制的溶液中，在室溫條件下攪拌、混合30分鐘；四、將步驟三所得的溶液與經(jīng)過步驟一處理的天然鱗片石墨完全混合，形成混合物，將混合物放入到高壓反應釜中，同時加入乙醇，乙醇的加入量為反應釜體積的4/5，將高壓反應釜密封，在溫度為270°C、壓力為7.5MPa條件下反應8h，反應結(jié)束后，將乙醇蒸汽釋放、高壓反應釜卸壓、干燥，即得高純鱗片石墨。從圖2可以看出利用超臨界流體干燥法能夠制備出高純天然鱗片石墨，提純后產(chǎn)品純度> 99.9%，原料中的大部分雜質(zhì)可去除。試驗三:—、將5g粒徑為170 μ m的天然鱗片石墨放入石英管中，將石英管以10°C /分的速度升溫至500°C，以5L/min的速度通入流動氮氣，然后在500°C的條件下保溫Ih ；二、取50mL鹽酸、40mL硫酸、16mL無水乙醇和12mL蒸懼水在室溫條件下攪拌、混合30分鐘；三、將6mg異丙酸鈉、6mg異丙酸招和6mg異丙酸鉀混合后放入步驟二所配制的溶液中，在室溫條件下攪拌、混合30分鐘；四、將步驟三所得的溶液與經(jīng)過步驟一處理的天然鱗片石墨完全混合，形成混合物，將混合物放入到高壓反應釜中，同時加入乙醇，乙醇的加入量為反應釜體積的4/5，將高壓反應釜密封，在溫度為280°C、 壓力為SMPa條件下反應10h，反應結(jié)束后，將乙醇蒸汽釋放、高壓反應釜卸壓、干燥，即得高純鱗片石墨。
權(quán)利要求
1.高純鱗片石墨的制備方法，其特征在于高純鱗片石墨的制備方法按照以下步驟進行: 一、將5g粒徑為10 200μ m的天然鱗片石墨放入石英管中，將石英管以5 10°C /分的速度升溫至500°C，以5L/min的速度通入流動氮氣，然后在500°C的條件下保溫Ih ； 二、取10 50mL鹽酸、20 40mL硫酸、8 16mL無水乙醇和8 12mL蒸懼水在室溫條件下攪拌、混合30分鐘； 三、將5 IOmg異丙酸鈉、5 IOmg異丙酸招和5 IOmg異丙酸鉀混合后放入步驟二所配制的溶液中，在室溫條件下攪拌、混合30分鐘； 四、將步驟三所得的溶液與經(jīng)過步驟一處理的天然鱗片石墨完全混合，形成混合物，將混合物放入到高壓反應釜中，同時加入乙醇，乙醇加入量為反應釜體積的4/5，將高壓反應釜密封，在溫度為250 300°C、壓力為5 IOMPa條件下反應6 10h，反應結(jié)束后，將乙醇蒸汽釋放、高壓反應釜卸壓、干燥，即得高純鱗片石墨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純鱗片石墨的制備方法，其特征在于步驟一中所述的天然鱗片石墨的純度彡90%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純鱗片石墨的制備方法，其特征在于步驟一中將石英管以8°C /分的速度升溫至500°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純鱗片石墨的制備方法，其特征在于步驟二中鹽酸與硫酸的體積比為3 4: 4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純鱗片石墨的制備方法，其特征在于步驟二中鹽酸和硫酸的混合酸與無水乙醇的體積 比為32 44: 8。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純鱗片石墨的制備方法，其特征在于步驟四中在溫度為260 290°C、壓力為6 9MPa條件下反應7 9h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純鱗片石墨的制備方法，其特征在于步驟四中在溫度為270°C、壓力為8MPa條件下反應8h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的高純鱗片石墨的制備方法，其特征在于步驟四中乙醇蒸汽釋放的溫度為250 300°C、釋放壓力為5 lOMPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高純鱗片石墨的制備方法，其特征在于步驟四中乙醇蒸汽釋放的溫度為280°C、釋放壓力為8MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的高純鱗片石墨的制備方法，其特征在于步驟四中干燥溫度為60°C。
全文摘要
高純鱗片石墨的制備方法，它涉及一種高純石墨的制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有制備高純鱗片石墨的方法污染大、高能耗的技術(shù)問題。本方法如下一、將天然鱗片石墨放入石英管中，升溫，通入氮氣，保溫；二、取鹽酸、硫酸、無水乙醇和蒸餾水在室溫條件下攪拌、混合；三、將異丙酸鈉、異丙酸鋁和異丙酸鉀混合后放入步驟二所配制的溶液中，在室溫條件下攪拌、混合；四、將步驟三所得的溶液與經(jīng)過步驟一處理的天然鱗片石墨完全混合，形成混合物，將混合物放入到高壓反應釜中，同時加入乙醇，密封，反應結(jié)束后，將乙醇蒸汽釋放、高壓反應釜卸壓、干燥，即得鱗片石墨。本發(fā)明方法無污染，且能耗低。本發(fā)明用于提純鱗片石墨。
文檔編號C01B31/04GK103112851SQ20131008824
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者張海礁, 趙國剛, 張海軍 申請人:黑龍江科技學院