Синтез и свойства пористых углеродных материалов из природных графитов и антрацитов

• Автор: Фетисова, Ольга Юрьевна
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 105 с. : ил.

Содержание
Обозначения и сокращения
Введение
Глава 1 Современные представления о структуре, свойствах и методах синтеза пористых углеродных материалов (литературный обзор)
1.1 Строение пористых углеродных материалов
1.2 Синтез пористых углеродных материалов
1.3 Строение и свойства графитов
1.4 Строение и свойства антрацитов
1.5 Постановка задачи
Глава 2 Экспериментальная часть
2.1 Характеристики исходных материалов и реактивов
2.2 Методики экспериментов
2.2.1 Интеркаляция природных графитов
2.2.2 Терморасширение интеркалированных графитов
2.2.3 Получение пористых углеродных материалов из графитов скрытокристаллического типа
2.2.4 Методика оптимизации процесса получения пористых углеродных материалов из графитов
2.2.5 Получение пористых углеродных материалов из антрацитов
2.2.6 Методики физико-химического исследования
Г лава 3 Результаты и обсуждения
3.1 Выбор эффективного метода подготовки исходных графитов
3.2 Влияние двухстадийного интеркалирования на свойства терморасширенных графитов
3.3 Подбор оптимальных условий получения пористых углеродных материалов из природных графитов
3.4 Свойства пористых углеродных материалов, полученных из графитов скрытокристаллического типа
3.5 Влияние механоактивации исходных графитов на выход пористых

углеродных материалов
3.6 Свойства пористых углеродных материалов, полученных из антрацитов
3.6.1 Предварительная термообработка антрацитов в псевдоожижен-ном слое с последующей активацией водяным паром
3.6.2 Термообработка химически модифицированных антрацитов
Выводы
Список литературы

Обозначения и сокращения
В настоящей работе применяют следующие обозначения и сокращения Аа - зольность на сухую массу образца АУ - активный уголь
УёаГ - выход летучих веществ, выделяющихся при нагревании сухой и без-зольной навески
¥а - содержание влаги в аналитической пробе ОМУ - органическая масса угля ПУМ - пористый углеродный материал ТРГ - терморасширенный графит
ГО 4/4,5 - марка кристаллического графита Кыштымского месторождения, обогащенный и интеркалированный азотной кислотой в промышленных условиях
ГМ - гидромодуль (отношение объема интеркалирующего (модифицирующего) вещества к объему образца графита (антрацита)
ГСМ-1 - марка обеззоленного в промышленных условиях, крупночешуйчатого графита Завальевского месторождения ДСК - дифференциальная сканирующая калориметрия ИГ - интеркалированный графит ИКС - инфракрасная спектроскопия
Кт - коэффициент терморасширения (увеличение объема интеркалированно-

го графита при нагревании), см /г
Меланж - смесь азотной и серной кислот, в соотношении 9:1, ГОСТ 1500-78 МГ - метиленовый голубой (индикатор)
РФЭС — рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия РФА - рентгенофазовый анализ
.8бэт ~ площадь поверхности образца, измеренная методом БЭТ ТГА - термогравиметрический анализ
У/, У2- выход пористого углеродного материала из графитов Ногинского (1) и Курейского (2) месторождений

Известно, что удаление минеральных примесей помогает существенно увеличить реакционную способность углеродсодержащего сырья [36]. Поэтому образцы графитов и антрацитов подвергались деминерализации.
При механической подготовке образцы загрязняются частицами внутренней поверхности мельницы, истирающейся в процессе работы. Поэтому размолотая проба подвергалась двойной магнитной сепарации для удаления натертого и окисленного железа. На первой стадии удалялась ферромагнитная составляющая пробы (металлическое железо и магнетит). Затем образец нагревали до 100°С для перевода диамагнитной составляющей (гетит, гидрогетит, гематит) в ферромагнитную и повторяли сепарацию. Вес обработанного образца после сепарации составлял от исходной навески около 97-98%.
Дальнейшая деминерализация образцов графитов и антрацитов осуществлялась обработкой вначале соляной кислотой при соотношении графит:НС1:Н20=1:3:3 при кипячении в течение 12 часов, а затем плавиковой кислотой в соотношении графит:НГ=1:2 при перемешивании в течение суток, по методикам, описанным в [51]. Тщательно отмытый дистиллированной водой образец сушили при температуре 105°С до постоянной массы. Зольность деминерализованных образцов графита не превышала 1,5%, антрацитов - 1%. Все дальнейшие эксперименты проводились с
деминерализованными образцами.
В работе использовались следующие реактивы:
- меланж кислотный ГОСТ 1500-78;
- кислота азотная, ГОЮз, концентрированная, ГОСТ 701-89;
- кислота соляная, НС1, “х.ч” ГОСТ 3118-77;
- кислота фтористоводородная, ИГ, техническая ГОСТ 2567-89;
- кислота уксусная ледяная, СН3СООН, ГОСТ 19814-74 (изм. №2);
- карбамид (мочевина), ЫИгСОИНг, ГОСТ 2081 -92;
- аммиак водный, МДОН, “х.ч”, ГОСТ 3760-79;