Разработка основ технологии и оборудования для электрохимического синтеза коллоидного графита

• Автор: Смолин, Анатолий Алексеевич
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Подобная информация является необходимой для обоснования экспериментального поиска технологических условий промышленного получения коллоидного графита по электрохимической технологии. В данной главе описаны принципы работы и конструкции существующего оборудования по электрохимической обработке графитовых материалов с целыо выбора наиболее подходящего электролизера для электрохимического синтеза БГ и переокисленного БГ с целыо его усовершенствования для реализации возможности получения на нем КГП. Несмотря на достаточно высокую инертность к химическому взаимодействию графитовая матрица относительно легко может заполняется различными ионами и молекулами, называемыми интеркалатами. В литературе встречаются различные названия такого рода соединений соединения внедрения графита СВГ, интеркалированные соединения графита, межслоевые соединения графита, слоистые соединения графита и т. В СВГ плоскостное строение гексагональных сеток сохраняется, отмечается лишь увеличение расстояния между ними, причем это увеличение строго индивидуально для каждого внедренного вещества ,. Соединения внедрения графита с кислотами, в том числе и бисульфат графита, относятся к соединениям акцепторного типа и часто называются кислыми солями графита. Возможность электрохимического получения СВГ с кислотами впервые была приведена в классической работе Рюдорфа 4, позднее описана в монографии Уббелоде 1 и ряде последующих обзоров и книг 5,6. В основу данного способа заложено анодное окисление графита с упорядоченной структурой, в результате которого на углеродных сетках накапливается распределенный положительный заряд макрокатионы. Нейтрализация последних анионами кислоты, входящими в межслоевые пространства графита, и приводит к образованию СВГ. Наиболее изученной системой является система графит серная кислота, в которой в процессе интеркалирования углеродного материала получают бисульфат графита. С О тНгБО, СН4т 1Н Н0ЛЫ. СгаНСН4ш 1Н НГ е. В обоих случаях механизм образования бисульфата графита носит электрохимический характер , и, согласно 1, образуются соединения с идентичными свойствами. Бисульфат графита можно получить также и в результате обменной реакции, приведя акцепторное соединение внедрения графита в контакт с концентрированной серной кислотой 7. Наиболее общим и характерным свойством СВГ является наличие целого спектра соединений, различающихся составом и строением. Они называются ступенями и определяются количеством слоев атомов углерода между двумя ближайшими слоями внедренного вещества. Классическое представление ступепного строения СВГ приведено на рисунке 1. Концепция стуменной модели СВГ предполагает, что толщина незаполненного межслоевого пространства всегда остается равной 3, А 4. Плоскостное строение графитовых сеток сохраняется на протяжении всего образца СВГ независимо от структуры внедренного слоя и номера ступени. Одной из главных характеристик ступени является период идентичности 1с периодически повторяющийся структурный фрагмент. Период идентичности для п ступени определяется соотношением 4 1спфп1с, где с1 межплоскостное расстояние между графитовыми сетками с внедренным веществом, а с0 в исходной углеродной матрице. В большей степени реальным процессам внедрения и строению СВГ соответствует доменная модель Дюма Эрольда рис. Она предполагает существование в пределах кристаллита СВГ доменов любой ступени, внутри которых действуют все положения классической концепции ступеней, образование дефектов в виде изгибов графитовых слоев, которые являются прямым следствием реакции внедрения. На протяжении всего образца СВГ слои графита, оставаясь плоскими лишь на некотором расстоянии, изгибаются таким образом, что в каждом слоевом пакете фиксируется определенная ступень. Увеличение межплоскостного расстояния в процессе внедрения интеркалата требует энергетических затрат в 1,2 5,0 ккалгатС . Характер связей и расстояние СС в углеродных сетках при образовании СВГ практически не изменяется. Оо о

Рис. С А С7А е 1. С углеродный материал ДЭС А анион электролита.