Получение и исследование электрохимического поведения модифицированных металлами окисленных и терморасширенных графитов

• Автор: Скурихин, Александр Аркадьевич
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Введение

1. Получение и модифицирование тсрморасширяющихся соединений графита с кислотами.

1.1. Получение интеркалированых соединений графита с кислотами.

1.2. Технологические аспекты химического синтеза терморасширяющихся соединений графита.

1.3. Терморасширенный графит способы получения и области применения.

1.4. Модифицирование графита цели и методы.

2. Методика эксперимента.

2.1Технология процесса химического окисления и терморасширения графита.

2.2. Исследование электрохимического и коррозионного поведения ОГ и ТРГ.

2.3. Измерение удельной электропроводности графитовых электродов.

2.4. Определение триботехнических характеристик смазочных материалов, содержащих модифицированные графиты.
2.5. Определение свойств окисленного графита и терморасширеиного рафита.
2.5.1. Рентгенофазовый анализ.
2.5.2. Электронная микроскопия.
2.5.3. Атомноабсорбционный анализ
3. Исследование электрохимического и коррозионного поведения модифицированных металлами окисленных и терморасширенных графитов.
3.1. Влияние природы ионамодификатора на потенциал окисляющей композиции.
3.2. Влияние природы ионамодификатора на потенциалы электродов, спрессованных из окисленных и терморасширенных графитов.
3.3. Влияние концентрации иона модификатора на потенциалы электродов из окисленных и терморасширенных графитов.
3.4. Исследование коррозионного поведения систем электродов ОГРе и ТРГ Ре.
4. Влияние модифицирования на свойства графитов. Практическое применение не модифицированных и модифицированных металлами ОГ и ТРГ.
4.1. Влияние модифицирования, температуры и времени термообработки на насыпную плотность ТРГ.
4.2. Определение содержания металлов в модифицированных ОГ и ТРГ.
4.2.1. Электронная микроскопия
4.2.2. Рентгенофазовый анализ РФА модифицированных ТРГ.
4.2.3. Атомно абсорбционный анализ модифицированных ОГ и ТРГ.
4.3. Изменение удельной электропроводности электродов из модифицированных графитов.
4.4. Исследование сорбционной активности графитов для извлечения ионов тяжелых металлов из сточных вод гальванических производств.
4.5. Исследование триботсхнических свойств смазочных композиций с модифицированными графитами.
4.6. Пожаростойкость интумесцентных покрытий, содержащих окисленный графит.
Основные результаты и выводы Список литературы Приложения
Введение


Для самой большой группы кристаллических соединений графита характерны процессы, связанные с переносом заряда между углеродными макромолекулами и внедрнными комплексами, которые представляют собой образования, известные под названием межслоевых соединений МСС. У МСС вследствие амфотерных свойств углерода частичная передача заряда электрона осуществляется от него акцепторные соединения ртипа или ему донорные соединения птипа. Характерной особенностью МСС является их неподчинение во многих случаях правилам стехиометрии. Это связано с тем, что только часть заряда внедряемого вещества передатся углеродным слоям или принимается от углеродных слоев. МСС и или восстановитель донор углеродная матрица МСС восстановительная и или окисленная добавки. К числу акцепторных МСС относятся соединения графита с кислотами ГШОз, Н, галогенами хлор, бром, галогенидами и окси галоген идами ряда металлов в их высшем окисленном состоянии, кислыми окислами Ы5, 3, сульфидами некоторых металлов. К донорным МСС относятся соединения графита с щелочными металлами, сплавами этих металлов. Образующиеся связи между углеродными слоями и внедрнным веществом определяются условиями передачи заряда между к связями углеродных плоскостей и внедряемым веществом. Для акцепторных МСС скорость и объмы их образования определяются окисляющей способностью внедряемых веществ или дополнительно вводимого окислителя и соответственно электронным сродством внедряемого реагента. Предполагается, что донорные МСС состоят из отрицательно заряженных углеродных сеток и положительно заряженных металлов. Такое распределение зарядов связано с передачей электрона от атома металла углеродной сетке. В результате возникает электростатическое взаимодействие положительно заряженных ионов металла со свободными электронами зоны проводимости углеродных слоев, соседних с ионами металлов и отделнных от них на расстоянии нескольких слоев. К классу акцепторных относятся МСС, которые в настоящее время широко применяются как промежуточные продукты для производства ТРГ, ультрадисперсного коллоидного графитового препарата. Принципиально химическим окислением графита возможно получение ИСГ акцепторного типа, то есть таких соединений, в которых на углеродных сетках возникает распределенный положительный заряд, а внедренный слой интеркалата содержит в своем составе отрицательные ионы ,. При этом происходит увеличение межслоевого расстояния углеродной матрицы рис. Рис. В общем виде химическое интеркалирование графита в серной кислоте с введением дополнительного окислителя Ох К2Сг2о7, КМп, НМОз, Н2 и др. С Ох ЗН С4г1Н2Н НОх2 1. Полученное соединение бисульфат графита БГ отображено общей формулой, где п номер ступени ИСГ. Распределение слоев внедренных веществ в рассматриваемом случае Н2Б между углеродными слоями принято называть ступенями внедрения рис. Первая ступень п 1 соответствует максимальному заполнению графитовой матрицы, то есть размещению интеркалата во всех межслоевых пространствах. При второй ступени слои внедренного вещества чередуются с двумя углеродными СЛОЯМИ СпНБ2Н, при третьей с тремя углеродными слоями СпН2Н и т. Всего ступеней внедрения может быть до 9. Число молекул кислоты в составе интеркалата по данным может меняться в пределах ,. Наиболее часто в общей формуле используют значения 2 и 2,5. О
Рис. Рис. Схема расположения слоев в ИСГ разных ступеней внедрения. При внедрении интеркалата межслоевое расстояние в рафите возрастает с 3,А до 7,8,А . Структура внедренной Н0. Бисульфат графита является промежуточным продуктом производства расширенного графита, который обладает рядом ценных свойств и находит применение в различных отраслях техники. Судя по имеющимся данным, он не является строго стехиометрическим соединением. Коэффициент при С в приведенной выше формуле и соответственно плотность заряда углеродных слоев могут несколько варьироваться в зависимости от условий получения . Согласно работам , , в которых исследовалось электроокисление графита в среде концентрированной серной кислоты, минимальная плотность заряда, при которой достигается структура соединения внедрения 1й ступени, соответствует С7 Дальнейшее окисление перезарядка вначале не приводит к существенной перестройке структуры.