本發(fā)明屬于石墨深加工領域，特別涉及一種采用微波化學法制備微細鱗片無硫膨脹石墨的方法。

背景技術：

膨脹石墨是一種重要的無機非金屬材料，運用范圍包括了電子、冶金、化工、動力能源乃至航天航空領域，是一種極其重要且應用前景廣闊的新型材料。膨脹石墨是一種疏松多孔的蠕蟲狀物質，有大量網格狀構造，具有非常大的比表面積，高表面活性，吸附性能尤為突出。膨脹石墨還具備低密度、質輕，耐高溫、耐氧化、耐腐蝕，化學穩(wěn)定性強等一系列顯著的優(yōu)點，是一種非常優(yōu)秀的環(huán)境友好材料。

目前，制備膨脹石墨存在的主要問題是：①主要應用的是100目以上的大鱗片石墨為原料，而對產量非常大且價格便宜的小鱗片石墨，特別是平均粒度小于30微米的微細鱗片石墨應用的較少，由于大鱗片石墨價格高，且日益匱乏，造成生產成本高。②制備的膨脹石墨含硫量較高，達到2.8％-4.5％，且通常所用的試劑為濃硫酸、發(fā)煙硝酸、重鉻酸鉀等對環(huán)境有害，或者制備過程中會產生如氮氧化物等對人體有害的氣體，不環(huán)保，還可能帶入新的硫元素，同時還可能對人的身體產生有害影響。③制備過程中采用馬弗爐，于950℃膨化得到產品，使用馬弗爐高溫膨脹要求條件較高，能源消耗很大。

技術實現要素：

為了解決以上問題，本發(fā)明提供一種采用平均粒度小于30微米的天然微細鱗片石墨為原料，經微波化學法制備可得膨脹倍率為24ml/g的無硫膨脹石墨，也適合普通天然鱗片石墨。

本發(fā)明采用的技術方案是：一種微細鱗片無硫膨脹石墨的微波化學制備方法，包括如下步驟：將石墨與復合氧化劑混合后，在20-100℃下，反應10-100分鐘，用去離子水沖洗至pH為中性，干燥后，于功率500-1200W下，微波處理5-60秒，得目標產物。

上述的一種微細鱗片無硫膨脹石墨的微波化學制備方法，所述的干燥為，于溫度80-120℃下，放置12-24小時。

上述的一種微細鱗片無硫膨脹石墨的微波化學制備方法，所述的石墨為微細鱗片石墨，粒徑≤30μm。

上述的一種微細鱗片無硫膨脹石墨的微波化學制備方法，所述的復合氧化劑是：將五氧化二磷、去離子水和硝酸混合制得。

上述的一種微細鱗片無硫膨脹石墨的微波化學制備方法，所述的復合氧化劑中，每1.0g五氧化二磷，加入0.5-2ml的去離子水和0.5-2.0ml體積百分濃度為50-95％的硝酸。

上述的一種微細鱗片無硫膨脹石墨的微波化學制備方法，按質量比，五氧化二磷:高錳酸鉀＝1:0.2-2.0；高錳酸鉀:石墨＝1:2.0-6.5。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明，制備的膨脹石墨的膨脹倍率為10-24ml/g。

2.本發(fā)明，解決了30μm以下鱗片石墨的利用問題，本發(fā)明采用粒徑小于30μm的天然微細鱗片石墨制備膨脹石墨，與大鱗片石墨相比，在價格上極大地降低了成本。

3.本發(fā)明，克服了傳統方法中使用濃硫酸、發(fā)煙硝酸、高氯酸、重鉻酸鉀等造成嚴重環(huán)境污染的原料，及能產生很多對人體有害的氣體(如NO_X、SO_X、Cl₂等氣體)等的物質。同時也避免了生產過程中帶入多余的硫元素，造成膨脹石墨含硫量高的不利因素。

4.本發(fā)明，無需使用傳統的馬弗爐設備，只需家用功率的微波爐即可作為反應設備，節(jié)約能源，從而節(jié)約了制造成本。

5.本發(fā)明，由于五氧化二磷與去離子水反應生成磷酸，此時硝酸和磷酸的混算的氧化效果強于發(fā)煙硝酸，同時又不會和發(fā)煙硝酸一樣產生非常多的氮氧化物，再在高錳酸鉀的協助氧化作用之下，使得很難被氧化插層的微細鱗片石墨也能被硝酸根離子插入層間，從而得到可以被充分膨脹的可膨脹石墨。

6.本發(fā)明，工藝簡單，流程簡單，易于操作，原料易得且成本低廉，不帶入額外硫元素。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖。

圖2為天然微細鱗片石墨的SEM照片。

圖3為實施例1得到的膨脹石墨的SEM照片。

具體實施方式

實施例1

1)復合氧化劑制備：稱量五氧化二磷5.0g，加入去離子水5ml，攪拌，冷卻后，加入體積百分濃度為68％的硝酸5ml，待用。

2)將粒徑小于30μm的天然鱗片石墨(含碳量為99％)4.0g，高錳酸鉀1.4g，步驟1)制備的復合氧化劑，充分攪拌，混合均勻，在25℃下反應80分鐘，然后用去離子水沖洗至pH為中性，過濾，將濾餅放入烘箱中，于105℃烘干12小時后，將樣品放入功率為700W的微波爐中微波40秒，冷卻，得膨脹體積為24ml/g的微細鱗片無硫膨脹石墨。

根據圖2和圖3對比可以獲得產物的形貌特征。根據掃描電子顯微鏡觀察，對比分析天然微細鱗片石墨的照片(圖2)和實施例1得到的膨脹石墨(圖3)。經過實施例1工藝，天然微細鱗片石墨的照片已經被膨脹，得到了膨脹石墨。

實施例2

1)復合氧化劑制備：稱量五氧化二磷4.0g，加入去離子水5ml，攪拌，冷卻后，加入體積百分濃度為68％的硝酸4ml，待用。

2)將粒徑小于30μm的天然鱗片石墨(含碳量為99％)5.0g，高錳酸鉀0.8g，步驟1)制備的復合氧化劑，充分攪拌，混合均勻，在60℃下反應40分鐘，然后用去離子水沖洗至

pH為中性，過濾，將濾餅放入烘箱中，于105℃烘干12小時后，將樣品放入功率為700W的微波爐中微波30秒，冷卻，得膨脹體積為15ml/g的微細鱗片無硫膨脹石墨。

實施例3

1)復合氧化劑制備：稱量五氧化二磷4.0g，加入去離子水5ml，攪拌，冷卻后，加入體積百分濃度為68％的硝酸6ml，待用。

2)將粒徑小于30μm的天然鱗片石墨(含碳量為99％)4.0g，高錳酸鉀2.0g，步驟1)制備的復合氧化劑，充分攪拌，混合均勻，在80℃下反應20分鐘，然后用去離子水沖洗至pH為中性，過濾，將濾餅放入烘箱中，于105℃烘干12小時后，將樣品放入功率為700W的微波爐中微波25秒，冷卻，得膨脹體積為19ml/g的微細鱗片無硫膨脹石墨。