电解法制备无硫膨胀石墨及柔性导热膜的研究

作     者：赵康懿 刘军 楠顶 董俊慧 白亮 Zhao Kang-yi;Liu Jun;Nan Ding;Dong Jun-hui;Bai Liang

作者机构：内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区石墨(烯)储能与涂料重点实验室内蒙古呼和浩特010051 内蒙古大学化学化工学院内蒙古呼和浩特010051 

出 版 物：《炭素技术》 (Carbon Techniques)

年 卷 期：2022年第41卷第3期

页      面：32-38页

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：内蒙古自治区科技成果转化项目(CGZH2018132) 内蒙古自治区自然科学基金项目(2019MS05068) 内蒙古自治区科技重大专项(2020ZD0024) 

主　　题：电解法 无硫 石墨层间化合物 膨胀石墨 导热膜 

摘      要：传统方法制备的膨胀石墨含硫,硫在膨胀石墨中会恶化产品性能。因此,设计一种方法制备无硫膨胀石墨对于其能够更有效、广泛的应用是十分必要的。采用电解氧化法,以18目的天然鳞片石墨为原料进行电解,进一步经过高温处理得到蠕虫状的无硫膨胀石墨。通过单一控制变量法并结合正交试验得出了最佳制备条件:在外接电压为4 V的条件下,对电解液(V(CH_(3)COOH)=40 mL、m(KNO_(3))=4 g及60 mL的去离子水配制)中1 g的天然鳞片石墨电解4 h,再经过水洗、干燥及900℃的高温处理后,可以得到膨胀体积高达260 mL/g的无硫膨胀石墨。通过SEM、XRD、FT-IR及Raman对鳞片石墨、可膨胀石墨及膨胀石墨进行了形貌、结构及官能团的表征,结果表明,与鳞片石墨相比,NO_(3)^(-)及COO^(-)成功插入到了石墨层间,使可膨胀石墨的层间距增大,并经过高温处理后得到了具有纯度高,且兼有大孔、介孔及微孔孔隙的无硫膨胀石墨。将所得的无硫膨胀石墨进一步在N-甲基吡咯烷酮溶液中超声剥离24 h,经过离心收集沉淀物,在真空抽滤装置中抽滤制备柔性导热膜,其热扩散率可达804.693 mm^(2)/s,相比市面上的石墨膜的热扩散系数高出一倍多。