Электрохимический синтез бисульфата графита на основе суспензий графит - серная кислота

• Автор: Краснов, Антон Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Методы получения и свойства интеркалированных соединений графита

1.1. Сравнительная характеристика способов получения соединений внедрения графита акцепторного типа

1.2. Анодное интеркалирование графита в кислых электролитах

1.3. Особенности электрохимического поведения суспензионных и пористых электродов на основе углеродных материалов

2. Методика эксперимента

2.1. Электроды, материалы и электролиты, применяемые в экспериментальных исследованиях

2.2. Электрохимические ячейки и лабораторный электролизер

2.3. Методика электрохимического синтеза СВГ

2.4. Методы исследования

2.4.1. Исследование растекаемости и расслоения суспензий
2.4.2. Кондуктометрия
2.4.3. Потенциометрия
2.4.4. Рентгенофазовый анализ
2.4.5. Калориметрия и термический анализ
2.4.6. Определение содержания серы в гидролизованных СВГ
2.5. Гидролиз бисульфата графита и его термообработка
3. Исследование свойств суспензий и синтез СВГ в суспензиях графит серная кислота на платиновых электродах
3.1. Исследование свойств суспензий графит серная кислота
3.1.1. Определение расслоения и растекания суспензий 1рафитН2
3.1.2. Определение электропроводности суспензий графит серная кислота
3.2. Влияние массового соотношения графита и серной
кислоты на синтез бисульфата графита
3.3. Особенности электрохимического получения бисульфата
графита из суспензий графит серная кислота
3.4. Исследование распределения тока в графитовой суспензии
и сообщаемой емкости на свойства получаемых соединений
3.5. Зависимость свойств бисульфата графита от гранулометрического состава и марки графита в составе суспензий
3.6. Влияние концентрации серной кислоты
4. Электрохимический синтез бисульфата графита с использованием стальных электродов
4.1. Синтез бисульфата графита в стационарном лабораторном электролизере
4.2. Синтез бисульфата графита в электрохимической
ячейке коаксиального типа
5. Изготовление и испытания полупромышленных электролизеров для непрерывного синтеза бисульфата графита на основе суспензий
5.1. Результаты испытаний электролизера с внутренним катодом
5.2. Испытания электролизера с наружным катодом
5.3. Направления усовершенствования электролизера
коаксиального типа
Основные выводы
Список литературы


Акцепторные СВГ имеют, как правило, более сложный состав по сравнению с донорными. Примерами акцепторных соединений могут служить СВГ с неорганическими кислотами НЛ, Н, НСЮ4 и т. СВГ с галогенами и оксигалогенидами ,,. В году появилось первое сообщение о синтезе тройного СВГ, содержащего два различных интеркалата в межслоевом пространстве графита . Позднее такие соединения были названы коинтеркалированными соединениями. В таких соединениях два интеркалата могут занимать разные слои в графитовой матрице, образуя биинтеркалированные соединения или, как еще их принято называть, гетерогенные СВГ. Возможно получение СВГ и с тремя и четырьмя различными интеркалатами, расположенными в различных графитовых слоях ,. Ниже будут рассмотрены основные методы синтеза СВГ акцепторного типа, как наиболее интересующих нас соединений. Соединения внедрения графита имеют нестехиометрический состав и в зависимости от количества внедренного соединения, обладают набором характерных свойств. Состав СВГ определяется количеством углеродных слоев между двумя слоями внедренного вещества, называемые ступенями. Основной характеристикой ступени является период идентичности 1с периодически повторяющийся фрагмент в направлении тригональной оси с рис. А п номер ступени. Указанное выражение подтверждено экспериментально, и оно соответствует линейной суперпозиции углеродной матрицы и углеродного слоя. Рис. Обозначение расстояний между слоями в СВГ1 ступени 3. Одной из разновидностей химического способа получения СВГ является паровой или газофазный метод. Сущность этого метода заключается в том, что интеркалат переводят в газовую фазу путем нагревания до некоторой температуры Т, а графит, находящийся на определенном расстоянии нагревается до более высокой температуры Тв, как показано на рис. Ступень внедрения контролируется разницей температур ТТ При более низкой разнице температур образуются СВГ с низкой ступенью внедрения . Рис. Схематичная диаграмма парового метода синтеза СВГ Те и Т обозначают соответственно температуры графита и интеркалата . По этому методу возможно получение акцепторных СВГ с галогенами , галогенидами металлов ,, с неорганическими фторидами . Условия образования изменяются от одних акцепторов к другим. СВГ акцепторного типа из паровой фазы температура обычно поддерживается постоянной, а более высокая температура интеркалата Т варьируется для получения требуемой ступени внедрения . Для облегчения диффузии интеркалируемого соединения внутри матрицы акцепторные СВГ обычно синтезируются при повышенном давлении. Стадии образования СВГ, согласно , состоят из 1 транспорта внедряемого вещества к поверхности углеродной матрицы 2 адсорбции поверхностью, сопровождающейся отделением внедряемого вещества от транспортирующего 3 внедрения в матрицу 4 диффузии внутри матрицы 5 реакцией между различными ступенями внедрения. Время формирования СВГ определяется наиболее медленной стадией внедрения. Для СВГ с Вг2, II, 5, 5 оно зависит от времени диффузии внутри матрицы, а для , i2, 2, РЬС от времени испарения и конденсации на поверхности матрицы . В группе графит галогены СВГ с бромом изучены наиболее подробно. При комнатной температуре в насыщенных парах брома в закрытом объеме синтезируются СВГ с заполненными наполовину межслоевыми объемами графитовой матрицы. При этом заполнение слоев по сечению неоднородно . Верхние слои образуют СВГ II ступени. Эта и более высокие ступени стабильны, в то время как получение первой ступени энергетически затруднено . При внедрении брома между слоями высокоориентированного пиролитического графита наблюдается вначале расширение слоев, находящихся снаружи образца и наиболее гибких, после чего в течение нескольких часов происходит раздвижка внутренних слоев . Внедрение брома происходит за счет скольжения его молекул между слоями. Разориентация слоев препятствует указанному процессу. Это свойственно также образованию СВГ с другими интеркалатами. Акцепторные СВГ с хлоридами металлов получают аналогичным способом. Условия синтеза определяются летучестью хлоридов.