Анодный синтез терморасширяющихся соединений графита для получения адсорбентов

• Автор: Кольченко, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Углеродные адсорбенты на основе терморасширенного графита

1.1. Особенности электрохимического способа получения соединений внедрений графита

1.2. Влияние режима синтеза на свойства конечного продукта

1.3. Получение терморасширенного графита и его физикохимические свойства

1.4. Использование терморасширенного графита в качестве сорбционного материала

2. Методика проведения экспериментальных исследований

2.1. Материалы и электролиты, применяемые в экспериментальных исследованиях

2.2. Электрохимические ячейки и лабораторный электролизер

2.3. Электрохимические измерения

2.4. Электрохимический синтез опытных партий ТРСГ
2.5. Гидролиз, промывка и термообработка ТРСГ с серной кислотой
2.6 Определение свойств ТРСГ, окисленного графита и пенографита
2.7 Изготовление сорбентов и композитных материалов на основе терморасширенного графита
2.8. Оценка адсорбционной способности композитных материалов
3. Влияние фракционного состава и режима анодной обработки дисперсного графита в серной кислоте на динамику интеркалирования и свойства получаемых соединений
3.1. Зависимость свойств терморасширяющихся соединений графита и процесса их получения от гранулометрического состава углеродного анода
3.2. Влияние режима анодного синтеза на свойства соединений внедрения графитС
4. Влияние режима и способа термообработки ТРСГ на свойства получаемых пенографитои
4.1. Влияние условий анодного синтеза и режима термообработки на свойства терморасширенного графита
4.2. Обработка терморасширяющихся соединений графита с помощью СВЧизлучения
4.3. Повторное анодное интеркалирование пенофафита
5. Применение терморасширенного графита в составе сорбционных композитов
Основные выводы
Список литературы


В настоящей работе на примере системы графитН изучено влияние фракционного состава исходного дисперсного 1рафита на динамику интсркалирования углеродной матрицы и свойства синтезируемых соединений. Исследованы зависимости насыпной плотности и удельной поверхности ТРГ, полученных в различных условиях анодной поляризации и термообработки, предприняты попытки использования ТРГ и ТРСГ в составе композитов с глауконитовой и полимерной матрицами. Результаты работы являются актуальными для разработки новых эффективных адсорбентов на основе ТРГ. Выражаю глубокую признательность доцентам кафедры ТЭП ЭТИ филиал СГТУ, к. Забудькову . Настасину В. А., доцентг кафедры ФОХ ЭТИ филиал СГТУ, к. Краснову В. В., доценту кафедры ЭКОС ЭТИ филиал СГТУ Собгайде . ТЭП ЭТИ филиал СГТУ, д. Соловьевой Н. Д. за обсуждение результатов экспериментов, предоставление ряда методик и проведение физикохимических анализов. Особую благодарность выражаю профессору кафедры ФОХ ЭТИ филиал СГТУ, д. Яковлеву Андрею Васильевичу за обсуждение работы и полезные консультации. Широкое использование углеродных материалов для процессов очистки водных и газовых сред объясняется наличием у них целого ряда свойств, таких как высокая адсорбционная и каталитическая активность, возможность варьирования удельной поверхности от 0,1 до мг и эффективный размер пор от нескольких нанометров до сотен микрон. Некоторые УМ уже в исходном состоянии обладают пористой структурой и подходящими адсорбционными свойствами. Однако дополнительная обработка позволяет улучшать вышеприведенные характеристики в несколько раз, что необходимо, в первую очередь, для создания конкурентоспособного продукта. Все подобные технологии направлены на развитие поверхности, количество микропор и удаление. Значительное увеличение удельной поверхности УМ происходит при термообработке окисленных графитов и соединений внедрений в графит, полученных при ингеркалировании различных анионов в межслоевые пространства графитовой матрицы. Полученные таким образом углеродные материалы имеют удельную поверхность до 0 м2г. Эта величина может значительно колебаться и в основном зависит как от условий синтеза интеркалированных соединений, так и от режима термообработки при получении терморасширенного графита. Существенное влияние на процессы внедрения и на характеристики получаемых соединений могут оказывать свойства исходного углеродного материала. В литературе, к сожалению, весьма ограниченно приводятся данные технологического характера, что затрудняет корректный анализ приводимых в источниках результатов. Возможность получения соединений внедрений графита обусловлена особенностями кристаллического строения. Графит имеет плоскопараллельную структуру, представляющую собой гексагональную решетку. Каждая плоскость состоит из правильных гексагонов, образованных атомами углерода . Расстояния между атомами равно 1,8 А. Атомы углерода в каждом слое располагаются но центрам правильных гексагонов, находящихся в соседней плоскости, т. Рис 1. Структура гексагонального графита . Расстояние между слоями по оси г равно 3, А. В , , . В , что на порядок ниже энергии связи между атомами в плоскостях. Такая разница представляет собой возможность для внедрения атомов или молекул в межплоскостное пространство с сохранением структуры самих плоскостей. Благодаря слоистому строению графита протекание химических реакций внедрения требуют сравнительно мягких условий, по сравнению с реакциями, приводящими к разрыву СС связей. Доноры электронов щелочные и щелочноземельные металлы, их сплавы, ассоциаты с водородом, с полярными и ароматическими молекулами УС6 КС8 ВаС6 КН6С4 КС6Н62С2 и др. Акцепторы электронов галогены, галогениды, сильные кислоты Бренстсда СВг2 СС1 СбБеСЬ СНБС2НС4 и др. Кроме того, можно синтезировать соединения внедрения графита с двумя или несколькими ингеркалатами. Это так называемые гетеросоединения, в которых разные интеркалаты могут находиться в одном слое или чередоваться . Существует также тип реакций, в которых участвуют поверхностные атомы углерода со свободными ненасыщенными связями. Такие атомы легко реагируют с водородом, кислородом, серой и др. ПФГ , , . СхО Г 2А Сх22Апоп Н 1. Сх Г 2А Сх2 2 Аов. Ж 1.