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膨胀石墨的表观密度孔隙率和吸附吸收特性
时间: 2020-03-03 02:18     作者: 大发黄金版网页版登录官方

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  维普资讯 1 9 9 6年 5 炭 素 技 求 膨 胀 石 墨 的 表 观 密 度 、孔 隙 率 和 吸 附 吸 收 特 性 , 1/ 李 晓峰 刘英 杰 ‘ 清 华 大 学 材 料 系北 京 摘蔓 7 吱/ 厂 煤 油为介 质测量 胀 石墨的 表观密 度 ,由所渊 密度值 与浸泡 时问的 关 系得出膨 胀石 墨对 煤油 的哑 附嗳收量 随时 间的变 化 曲线 , 并导 出膨 胀石墨 最终表 关 键 调 翟 膨 胀 石 墨 表 观 密 度 孔 堕 J 瞧 c 率 稍 ? ? 卜 宅 t . I — 墨, 苌 1 1 前 言 膨 胀 石 墨疏 松 多 孔 , 具 有 网 状 孔 形 结 构 , 器 厂 生 产 )测 量 质 量 2 . 2 实 验 方 法 将 一 定 量 的膨 胀 石 墨 颗 粒 样 品置 于 比重 瓶 有 较高 的 比表 面 0 : ,容 易 对 其 它分 子 进 行 物 理 吸附 , 有 较 好 的吸 附吸 收能 力口 。 在 膨 胀 石 墨 的 各 种 参 数 中 ,密 度 值 和 孔 隙 率 是 与 吸 附性 能 密 切 相 关 的 物 理 量 。 因此 ,对 膨 胀石 墨 密度 和 孔 隙率 的测 量 有 利 于 进 一 步 研 究膨 胀 石 墨 的 吸 附 中 ,用 适 量 煤 油 浸 泡 ,浸泡 一 定 时 间 后 ,注 入 煤 油 至 额 定 容 量 ,准 确 称 量 各部 分 质 量 后 ,膨 胀 石 墨 的 表 观 密度 可 由下 面 公 式 给 出 : n 一 ,, 一 — 一 堕 l 肘 2 一J 】 I f l 吸 收 性 能 。但 至 目前 为 止 ,这方 面 的 研 究 很 少 见有 报 道 。本 文 即 采 用 比重 瓶 法 以煤 油 为 介 质 通 过 研 究 膨 用 石 墨 表 观 密 度 的 变 化 规 律 ,进 一 步 研 究 其 最 终 表 观 密 度 、孔 隙率 以 及煤 油 的 吸 附吸收规律 。 I 式 中 :D一 膨 胀 石 墨 样 品 的表 观 密度 ,g / ml ; D。 一 实 测 煤 油 密 度 ,g / ml ; J 】 I f 一 膨 胀 石 墨 样 品 的 质 量 ,g ; J 】 I f . 一 比 重 瓶 + 膨 胀 石 墨 样 品 的质 量 , g ; J 】 I f 一 比 重 瓶 + 膨 胀 石 墨 样 品 + 注 入 煤 2 实 验 2 、 1 样 品 、试 剂 、仪 器 将 5 0目 、碳 含 量 9 9 的 天 然 鳞 片石 墨 经 9 8 浓 硫酸 电化 学插 层 、 水洗、 干燥 . 于 1 0 0 0 c 膨化 ,得 到 膨 胀 容 积 为 1 4 0 ml / g的 嘭 胀石 墨颗 粒 试样 。根 据 比重 瓶 法 的 要 求 ,选 用 与 石墨 润 湿 性 能 好 的 民 用煤 油 为 测 量 介 质 ,该 煤 油 介 质 的密 度 经 测 量 为 0 . 7 8 7 g / ml 所 用 比重 瓶 为 5 ml 比重 瓶 。用 DT一 1 0 0型光 电天 平 ( 北 京 光 学 仪 油 的 总 质 量 ,g} r一 比重 瓶 的 额 定 容 量 ,ml ; r 一 膨 胀 石 墨 的 表 观 体 积 ,ml ; 用 该实验方法 , 选择不 同的浸泡时间 ( t 一 0 ~3 1 2 h ) 对 膨 胀 石 墨 颗 粒 样 品 的 表 观 密 度 进 行 测量 。 5 实验 结 果与 讨 论 5 . 1 彤胀= E墨 的表 观 密 度 膨 胀 石 墨 表 观 密 度 随 浸 泡 时 间 的变 化示 于 维普资讯 炭 素 技 术 1 9 蝎 年№5 5 . 5 煤 油 在 嘭 胀 石 墨 中 的吸 附 吸 收 性 能 本 文 所 述 的 膨 胀 石 墨 的 吸 附 吸 收 量 是 指 在 仉 墨 叽 叽 叽 叽 某 一 时 刻单 位 质 量 膨 胀 石 墨样 品 吸 入 煤 油 的 体 积 在数值上 可以定义吸附吸收量 A F 为 : 单 位 质 量 的膨 胀 石 墨 在 开 始 时刻 ( t 一0 ) 的 表 观 体 积 柏 露 僻 与某 一时 刻 ( t =T)表观体积的 差值 ,即 : 一 一 一 r ( 2) 根据 图 1和公 式 ( 2 )可 得 到 煤 油 在 膨 胀 石 墨 样 品 中吸 附吸 收 量 的变 化 曲 线所 示 。 浸 泡 时 间 h ? 图】 膨 胀石 墨表 观 密度 随浸 泡时 间的 变化 图 1 。由图 1可 以看 出 , 膨 胀 石 墨 表 观 密 度 值 随 时 间增 加 而 逐 渐 增 加 。在 开 始 时 表 观 密 度 值 增 长 较快 , l O O h后 表 观 密度 逐 渐接 近 一 稳 定 值 , 我 们 称 之 为 膨 胀 石 墨 的 真 实 密 度 。这 说 明膨 胀 目 曲 莲 石 墨 密 度 的 测 量 是 一 个 相 对 较 长 的过 程 , 如 果 较 早 完 成 测 量 则 不 能 测 得 准 确 的 密度 数 值 。造 面及 内部 丰 富 的 孔 结 构 使 得 煤 油 介 质 的 扩 散 需 要 一定的时间 。 0 8 6 4 2 0 8 6 4 2 0 成这 一 特殊 现 象 的 原 因 是 由于 嘭 胀 石 墨 样 品 表 谩 讯时州 - h 图 2 膨 胀石 墨 中吸 附吸收 量 与浸 泡时 间美 系 图 由 图 2可 以 看 出 ,膨 胀 石 墨 对 煤 油 的 吸 附 吸收 由快 到 慢 。开 始 时 ,吸 收 量 增 加 很 快 ;随 时 间增 加 ,吸 附 吸 收 量 增 加 趋 于 缓 慢 。当达 到 约 l O O h时 ,吸 附 吸 收 量 基 本 为 一 稳 定 值 。 这说 明 ,由 干煤 油 与 嘭 胀 石 墨 良好 的 浸 润 性 ,在 开 始 阶 段 时 在 表 面上 的 较 大 开 放 孔 中首 先 发 生 毛 细 凝 聚 , 由于 这 一 部分 孔具 有 较 大 的 孔 容使 得 在 开 始 阶段 吸 附 吸 收 量增 加 较 快 。 随 着 毛 细 凝 5 . 2 膨胀石墨的孔隙率 因 为 本 实 验 中膨 胀 石 墨 样 品 的 膨 胀 容 积 为 1 4 0 ml / g,故 1 g膨 胀 石 墨 样 品 的 堆 积 体 积 为 1 4 O ml ; 另 由晶体 石 墨 的 理 论 密 度 为 2 . 2 / ml , 可得 l g晶 体 石 墨 的 理 论 线 ml ; 另 由实 验 实 测 , 1 g嘭 胀 石 墨样 品 的 初 始 表 观 体 积 ( t 一 0时 )为 1 9 . 6 8 5 ml , 最 终 表观 体 积 ( t = 3 1 2 h ) 为1 . 3 6 3 ml 。 膨l 张石 墨样 品 孔 隙 率 计 算 如 下: 聚 向内部连通 孔进 行 ,一方面 内部连 通孔 的孔 容 较 小 ,另一 方 面 扩 散 变 得 更加 困难 ,所 以 吸 附 吸收 量 的 增 加 变 得 缓 慢 。 当达 到 一 定 时 间后 , ● 颗 粒 间 孔 隙 率 一 一8 5 . 9 4 除 封 闭孔 外 的所 有 内部 连 通 孔 的毛 细 凝 聚 全 部 完 成 ,此 时 吸 附 吸 收 量 达 到 最 大 值 , 并 趋 于 稳 定。 :0 .6 6 从 以 上 数 值 可 以 看 出 ,对 于 堆 积 状 态 的 膨 l } 长 石 墨 ,其 颗 粒 之 间 的 孔 隙 占 主 要 部 分 ;对 于 膨胀石墨颗粒 , 表 面 及 内部 连 通 孔 占 主 要 部 分 , 封闭孔的份额很 小 。 4 结论 ( 1 ) 用 比重 瓶 法 以煤 油 为介 质 对 膨 l } 长 石 墨 进 行 密度 测 量 时 , 由于 有 丰 富 的 孔 结 构 ,浸 泡 l O O h 以后方 能 得 到 准 确 的 密 度 数 值 。 维普资讯 1 9 9 6生1 " 1 - 9 5 炭 素 技 术 ?1 3? ( 2 ) 膨 胀 石 墨 具 有 极 其 丰 富 的 孔结 构 。其 中 ,对 于 堆 积 状 态 的 膨 胀 石 墨 +其 颗 粒 之 间 的 孔 隙 占 主 要 部 分 ;对 于 嘭 胀 石 墨 颗 粒 ,表 面 及 吸 附 吸 收 量 达 到 最 大 值 参 考 文 献 炭 素技 术 . I 9 9 6 内部 连通 孔 占 主 要 部 分 ,封 闭 孔 占很 小 部 分 。 ( 3 ) 膨 胀 石 墨 对 煤 油 的 吸 附吸 收 量 在 开 始 时 增 加 迅 速 +随 时 间增 加 ,增 加 量 减 小 ,最 后 l 曹 乃珍 , 沈万 慈 , 刘英 杰 , 温诗铸 (11 ; l 2 EP 43 57 66 趋 于 一 稳 定 数 值 。其 原 因主 要 是 煤 油 介 质 在 表 面 孔 及 内 部 连 通L 发 生 毛 细 凝 聚 时速 度 不 同所 3 曹 乃 珍 , 沈 万 慈 , 温 诗 铸 ,刘 英 杰 .新 型 碳 材 料 l 995 ( 4) : 5l 致。 当所 有 开 放 及 连 通 孔 毛 细 凝 聚 全 部 完 成 时 , T H EA PPA R E N TD E N SI T Y , P0 R 0 SI T YA N D A DS0 R PT 1 0 N PR 0 PER T I ES 0 F E X PA N D ED G R A PH I T E 彻 Wa n t i ,C a o Nn 馋 , Li x缸 e n P, Lm y j 艟 ( , s ' mg h f n i v e r s i t g, B e Qm9 1 0 0 0 8 4) Ab s a c t T he a p pa r e nt de n s i t y of e xp a nd e d gr ap hR ̄ W a S me a s u r e d by g r a vi t y b ot t  ̄ me t h o d a n d b y t a ki ng k e r o s e ne a s t h e me di u m . Fr o m t he c h an ge s of a pp ar e nt d e ns Ry wi t h s o a km g t i m e ?t h e c u r v e of a ds o r be d a m ou nt o f ke r o s e n  ̄i n e xp and e d gr a phi t e wa s pl o t t e d a ga i n s t s o a ki ng t i me an d t he ina f l a p pa r e nt de n s i t y t he p or o s Ry of o p e n p o r e s a nd t h e po r o s Ry o f c l o s e d po r e s i n e xp a nd e d g r a phi t e we r e obt ai ned. Key wot ds e xp a nd e d gr ap hRe, a pp a r n t a de n s gy, p or o s i t y

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