电化学方法
电化学法是在恒定电流下,以插入物的水溶液为电解液,石墨和金属材料(不锈钢、铂板、铅板、钛板等)形成复合阳极,金属材料作为阴极插入电解液中,形成闭合回路;或者将石墨悬浮在电解液中,将阴极板和阳极板同时插入电解液中,通过给两个电极通电进行阳极氧化。石墨表面被氧化成碳正离子,在静电引力和浓差扩散的共同作用下,酸根离子或其他极性插层离子嵌入石墨层间,形成可膨胀石墨。
这种制备可膨胀石墨的全过程不需要添加氧化剂,可处理的量大,而腐蚀性物质残留量小。反应后电解液可以往复使用,减少了酸液的用量,节约了成本,减少了环境污染,减少了对设备的损坏,延长了使用寿命。近年来,电化学法凭借其诸多优点逐渐成为许多企业制备可膨胀石墨的常用方法。
可膨胀石墨在高温下受热可迅速膨胀,膨胀倍数高达数十倍到数百倍甚至上千倍,膨胀后石墨的表观容积达250~300mL/g或更大,膨胀后的石墨呈现蠕虫状,大小在零点几毫米到几毫米之间,在内部具有大量特有的网络状微孔结构,被称为膨胀石墨或石墨蠕虫。膨胀石墨除了具备天然石墨本身的耐冷热、耐腐蚀、自润滑等优良性能外,还具有天然石墨所没有的柔软、压缩回弹性、吸附性、生态环境协调性、生物相容性、耐辐射性等特性。