硼酸锌对氧化插层法制备膨胀石墨的影响

摘要

采用化学氧化插层法,以天然鳞片石墨为原料,高锰酸钾为氧化剂,硝酸、磷酸和硼酸锌(ZB)为插层剂,微波膨胀制备膨胀石墨,并通过傅里叶红外光谱(FTIR)仪和场发射扫描电镜(SEM)等手段对样品进行表征。对比不同插层体系的膨胀效果,探究最佳插层体系的最佳制备条件,考察辅助插层剂硼酸锌对制备膨胀石墨的影响。结果表明,高锰酸钾-硝酸和磷酸混酸+ZB体系的膨胀效果最佳;取1 g石墨、0.3 g高锰酸钾、18 mL混酸(硝酸与磷酸的体积比为1∶2)、0.25 g硼酸锌,在40℃下搅拌反应40 min,微波膨胀30 s,膨胀石墨(EG6)膨胀体积最大,约为364 mL/g;与未加硼酸锌时膨胀石墨(EG3)相比,膨胀体积提升约40%。由FTIR分析可知,插层剂硝酸、磷酸、硼酸锌进入了石墨层间。由SEM表征结果可知,在高锰酸钾-混酸体系中,添加辅助插层剂硼酸锌,膨胀石墨的孔隙更发达,膨胀效果良好。