1、第一章 碳材料的制备,天然碳材料天然石墨的类型提纯改性人工碳材料原料碳化(气、液、固)中间相石墨化,天然石墨的种类,晶质石墨:致密晶质石墨(Vein, 0.5mm),鳞片石墨 (Flake, 1m-0.5mm)。碳在石头里过饱和析出,含碳量超过每吨30kg, 就有开采价值隐晶质石墨:土状石墨(Amorphous, microcrystalline, 1um)。天然鳞片石墨的开采:石墨亲油疏水采矿粉碎浮选电选重选水洗干燥包装(中碳石墨,80-94%),Flake graphite,Microcrystalline graphite(晶粒很细),天然鳞片石墨的提纯,化学提纯:酸法:在反应釜中与HC
2、l, HF, HCl+HF反应(一定温度下),再水洗干燥筛分包装(99.8%)HF是一个祸害,对环境污染很厉害,对人危害也很大,剧毒碱法:中碳石墨熔融烧碱水洗盐酸中和水洗干燥筛分包装(99.9%)高温提纯:卤素气体,高温下通入卤素气体与石墨中的灰份反应(99.99%),加热到2500C以上,天然鳞片石墨的提纯(二),物理提纯:石墨在4500C以上升华,将石墨在石墨炉中加热到3000C以上,低沸点灰份蒸发去(99%),天然石墨的改性,粉体颗粒改性球形化表面氧化表面包覆插层,人工炭材料,碳黑用作橡胶的增强剂,人工炭材料的原料,各种富碳的有机物动植物(木、竹、骨等)煤油气树脂,炭化(Carbonization),原料在还原性或惰性气氛中缓慢加热,有机物分解成残余碳和挥发性化合物,几种反应同时发生: 脱氢反应,凝聚反应,同素异质转变。 热解,热聚(链变成环(芳香环)残余碳含量与原料种类和热解温度有关90wt%,900C; 99wt%,1300C碳收率(Carbon Yield): 炭化后残余碳含量与炭化前原料质量之比,炭化过程示意图,中间相,热聚反应,液相炭化,原料:沥青、重质油等通常500 进行出现以缩聚稠环芳香烃结构为主体的液晶状态,即中间相(mesophase)是一种有序结构,炭化学叫中间相,实际是液晶产品:针状焦、MCMB(中间相碳微球),炭质中间相的形态,