Ako upraviť povrchové vlastnosti grafitového prášku s vysokou čistotou?

Modifikácia povrchových vlastností grafitového prášku s vysokou čistotou je kľúčovým aspektom v rôznych priemyselných aplikáciách, pretože môže významne zvýšiť výkon a funkčnosť prášku. Ako popredný dodávateľ grafitového prášku s vysokou čistotou chápeme dôležitosť týchto úprav a v tejto oblasti máme rozsiahle skúsenosti. V tomto blogu preskúmame niekoľko účinných metód na modifikáciu povrchových vlastností grafitového prášku s vysokou čistotou.

Chemická oxidácia

Chemická oxidácia je jednou z najbežnejších metód modifikácie povrchu grafitového prášku. Ošetrením grafitového prášku silnými oxidačnými činidlami, ako je koncentrovaná kyselina sírová, kyselina dusičná alebo zmes oboch, môže byť na grafitovej povrchu zavedená funkčné skupiny obsahujúce kyslík, ako je hydroxyl (-OH), karboxyl (-coOH) a karbonyl (C = O).

Napríklad v typickom oxidačnom procese sa grafitový prášok s vysokou čistotou najskôr zmieša s koncentrovanou kyselinou sírovou v reakčnej nádobe za miešania. Potom sa do zmesi pomaly pridáva malé množstvo permangantánu draslíka. Reakcia je exotermická, takže na reguláciu teploty sú potrebné správne opatrenia na chladenie. Po reakcii sa zmes zriedi vodou a niekoľkokrát sa premyje, aby sa odstránili zvyškové kyseliny a soli. Nakoniec sa oxidovaný grafitový prášok suší pri nízkej teplote.

Zavedenie funkčných skupín obsahujúcich kyslík zvyšuje povrchovú energiu grafitového prášku, čím je viac hydrofilnejšia. Táto zlepšená hydrofilnosť je prospešná pre aplikácie, ako sú kompozitné materiály, kde je požadovaná lepšia disperzia grafitového prášku v polárnej matrici. NášOxidový prášokje produkt získaný pomocou podobného procesu chemickej oxidácie, ktorý má vynikajúcu dispergovateľnosť vo vode a iných polárnych rozpúšťadlách.

Povrchový náter

Povrchový povlak je ďalším účinným spôsobom modifikácie povrchových vlastností grafitového prášku s vysokou čistotou. V závislosti od špecifických požiadaviek aplikácie sa môžu použiť rôzne materiály na poťahovanie.

Polymérny náter

Polyméry môžu byť potiahnuté na povrch grafitového prášku, aby sa zlepšila jeho kompatibilita s polymérnymi matkami v kompozitných materiáloch. Napríklad polyvinylalkohol (PVA) sa môže rozpustiť vo vode a zmiešať sa s grafitovým práškom. Prostredníctvom procesu miešania a zahrievania sa molekuly PVA adsorbujú na povrch grafitu a tvoria tenkú polymérnu vrstvu. Tento grafitový prášok potiahnutý polymérom sa potom dá ľahko začleniť do kompozitu založeného na PVA, čím sa zvyšuje mechanické a elektrické vlastnosti kompozitu.

Kovový náter

Kovový povlak môže supovať grafitový prášok s novými vlastnosťami, ako je zlepšená vodivosť a katalytická aktivita. Fyzikálne ukladanie pary (PVD) a plynulé plynutie sú dva bežné metódy na povlak kovu. V PVD sa atómy kovov odparujú vo vákuovej komore a ukladajú sa na povrch grafitového prášku. Napríklad tenká vrstva striebra sa môže uložiť na grafitový prášok, aby sa zlepšila jeho elektrická vodivosť. Pri elektrotechnikovom pokovovaní je grafitový prášok najskôr senzibilizovaný a aktivovaný a potom ponorený do pokovovacieho roztoku obsahujúceho kovové ióny. Redukčné činidlo v roztoku znižuje kovové ióny, čo spôsobuje, že sa ukladajú na povrch grafitu.

Ošetrenie plazmy

Ošetrenie plazmy je relatívne nová a účinná metóda na povrchovú modifikáciu grafitového prášku s vysokou čistotou. V systéme ošetrenia v plazme je plyn ako kyslík, dusík alebo argón ionizovaný za vzniku plazmy. Častice s vysokou energiou v plazme, ako sú ióny a voľné radikály, interagujú s povrchom grafitu, prelomia uhlíkové väzby a vytvárajú aktívne miesta.

Pri použití kyslíkovej plazmy sa do grafitového povrchu zavádzajú funkčné skupiny obsahujúce kyslík, podobné procesu chemickej oxidácie. Plazma dusíka môže zaviesť funkčné skupiny obsahujúce dusík, ktoré môžu zlepšiť zásaditosť povrchu grafitu. Argónová plazma sa môže použiť na vyčistenie povrchu grafitu a na zvýšenie jej drsnosti povrchu, čím sa zvýši jeho adhézne vlastnosti.

Liečba v plazme má niekoľko výhod. Je to suchý proces, čo znamená, že rozpúšťadlá nie sú potrebné a môže sa vykonávať pri relatívne nízkych teplotách. Vďaka tomu je vhodný na modifikáciu povrchu grafitového prášku bez toho, aby spôsobil výrazné poškodenie jej kryštalickej štruktúry.

Mechanická aktivácia

Mechanická aktivácia zahŕňa podrobenie grafitového prášku vysokovýkonným mechanickým silám, ako je mletie gule. Počas mletia guľôčok sa grafitové častice stretávajú medzi sebou a frézovacími guľami, čo vedie k rozbitiu grafitových vrstiev a expozícii nových povrchov.

Proces mechanickej aktivácie môže zvýšiť špecifickú plochu povrchu grafitového prášku a zaviesť na povrchu defekty a aktívne miesta. Tieto defekty a aktívne miesta môžu ľahšie reagovať s inými látkami, čo uľahčuje ďalšie chemické modifikácie. Napríklad po mechanickej aktivácii môže byť grafitový prášok ľahšie oxidovaný alebo potiahnutý inými materiálmi.

Aplikácie modifikovaného prášku grafitu s vysokou čistotou

Modifikovaný grafitový prášok s vysokou čistotou má širokú škálu aplikácií v rôznych odvetviach.

Priemysel

V batériách lítium a iónov sa grafit bežne používa ako materiál anódy. Modifikáciou povrchových vlastností grafitového prášku je možné zlepšiť jeho elektrochemický výkon. Napríklad grafitová anóda potiahnutá povrchom môže mať lepšiu stabilitu cyklistiky a vyššiu kapacitu. Modifikovaný grafit môže tiež vylepšiť rozhranie elektrolytov - elektródy, znižuje odpor a zlepšiť účinnosť vybíjania nabíjania batérie.

Kompozitné materiály

V kompozitných materiáloch sa modifikovaný grafitový prášok môže použiť na zlepšenie mechanických, elektrických a tepelných vlastností matrice. Napríklad v kompozite polyméru - grafitu môže modifikovaný grafitový prášok s lepšou disperziou pôsobiť ako výstužné plnivo, čím sa zvýši pevnosť a tuhosť kompozitu. V kompozite kovu - grafit môže grafit upravený povrchom zlepšiť zmáčateľnosť medzi kovom a grafitom, čím sa zvýši celkový výkon kompozitu.

Katalýza

Modifikovaný grafitový prášok sa môže použiť ako podpora katalyzátora. Povrchové funkčné skupiny a aktívne miesta na modifikovanom grafite môžu adsorbovať a aktivovať molekuly reaktantu, čím sa zlepšuje katalytická aktivita a selektivita katalyzátora. Napríklad grafitový prášok potiahnutý kovom sa môže použiť ako katalyzátor pre hydrogenačné reakcie.

Záver

Modifikácia povrchových vlastností grafitového prášku s vysokou čistotou je komplexný, ale odmeňujúci proces. Prostredníctvom chemickej oxidácie, povrchového povlaku, plazmového ošetrenia a mechanickej aktivácie môžu byť povrchové vlastnosti grafitového prášku prispôsobené tak, aby spĺňali špecifické požiadavky rôznych aplikácií.

Ako dodávateľ grafitového prášku s vysokou čistotou ponúkame rôzne výrobky vrátanePrírodný vločkový grafitový prášokaSyntetický grafitový prášok, čo je možné ďalej upraviť podľa vašich potrieb. Ak máte záujem o naše výrobky alebo máte akékoľvek otázky týkajúce sa povrchovej úpravy grafitového prášku, neváhajte nás kontaktovať kvôli obstarávaniu a rokovaniam. Zaviazali sme sa, že vám poskytuje vysokokvalitné výrobky a profesionálnu technickú podporu.

Odkazy

1. Li, H., & Wang, G. (2015). Povrchová modifikácia grafitových materiálov pre elektrochemické aplikácie. Journal of Electroanalytical Chemistry, 752, 1 - 10.
2. Zhang, X., & Chen, Y. (2018). Pokroky v technológiách povrchového povlaku pre grafitové prášky. Pokrok v materiáloch, 96, 203 - 235.
3. Liu, Y., & Yang, Z. (2020). PLASMA - Pomocná povrchová modifikácia grafitových materiálov: prehľad. Plazmové procesy a polyméry, 17 (3), 1900047.