石墨晶體是兩向大分子層狀結(jié)構(gòu)，每一平面內(nèi)的C原子都以C一C共價(jià)鍵相結(jié)合，層與層之間以較弱的范德華力相結(jié)合。石墨的層狀結(jié)構(gòu)十分典型，每一層片是一個(gè)碳原子層，層內(nèi)碳原子之間以sp2雜化軌道成很強(qiáng)的共價(jià)鍵，即1個(gè)2s電子和2個(gè)2p電子雜化等價(jià)的雜化軌道，位于同一平面上，互相形成σ鍵，而二個(gè)未參加雜化的2P電子則垂直于平面，形成二鍵π。

可膨脹石墨常見的制備方法：1、化學(xué)插層法。初始使用的原料是高碳鱗片石墨，其他化學(xué)試劑如濃硫l酸(98%以上)、雙l氧水(28%以上)、高猛l酸鉀等都使用工業(yè)級試劑。一般制備步驟如下：在適當(dāng)?shù)臏囟认?，分不同的程序加入不同比例的過氧l化氫溶液、天然鱗片石墨和濃硫l酸，不斷攪拌反應(yīng)一定時(shí)間，然后洗滌至中性，離心、脫水，60度真空干燥。2、電化學(xué)方法。將石墨粉在強(qiáng)酸電解液中處理制備可膨脹石墨，水解、清洗、干燥。作為強(qiáng)酸，主要使用硫酸或硝l酸。用這種方法制備的可膨脹石墨含硫量低。3、超聲波氧化法。在制備可膨脹石墨的過程中，對陽極氧化電解液進(jìn)行超聲振動，超聲振動時(shí)間與陽極氧化相同。

可膨脹石墨多采用化學(xué)氧化和電化學(xué)氧化。傳統(tǒng)的化學(xué)氧化法工藝簡單，質(zhì)量穩(wěn)定，但存在酸性廢物和產(chǎn)品含硫量高等問題。電化學(xué)法不使用氧化劑，高碳可膨脹石墨，酸液可多次循環(huán)使用，環(huán)境污染小，成本低，但收率低，對電極材料要求較高，目前實(shí)驗(yàn)室研究。除了氧化方法不同，這兩種方法的脫酸、洗滌、干燥等后處理是相同的。其中化學(xué)氧化法是迄今為止應(yīng)用廣泛的方法，技術(shù)成熟，在工業(yè)上得到廣泛推廣和應(yīng)用。

可膨脹石墨被膨脹石墨瞬間高溫處理后，會發(fā)生數(shù)百倍的膨脹，形成蠕蟲狀的碳物質(zhì)。它是無毒的環(huán)保材料。具有天然石墨的高溫、低溫、輻射、防腐、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。它還具有柔韌性、耐壓性、可塑性、自潤滑性、抗震性、抗畸變性等優(yōu)良性能。

在一些特殊領(lǐng)域，要求膨脹比可以達(dá)到200倍以上，但溫度較低的可膨脹石墨也是一個(gè)熱門的研究方向。有科研人員以HNO3、HBrO3和KMnO4為氧化插層體系，在25攝氏度環(huán)境中反應(yīng)40分鐘，制備低溫可膨脹石墨。該方法制備的可膨脹石墨可在130攝氏度膨脹，600攝氏度膨脹體積可達(dá)350ml·g-1.為了提高石墨制品在高溫下的抗l氧化性，開發(fā)高溫抗l氧化可膨脹石墨也是目前的研究熱點(diǎn)。用磷酸鹽浸漬劑如李制備的無硫抗l氧化可膨脹石墨在650攝氏度仍保持較高的抗l氧化性。有科研人員以天然鱗片石墨、硝l酸和雙l氧水為原料制備了無硫低灰分可膨脹石墨。然后，采用飽和磷酸二氫鉀溶液、飽和硼酸溶液、磷酸以及這三種溶液的混合物作為抗l氧化劑進(jìn)行二次浸漬插層，制備出具有高抗l氧化性的無硫可膨脹石墨。至大膨脹率為280ml·g-1.

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