專利名稱：雙石墨電極制備納米石墨碳溶膠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米溶膠的制備方法。
目前納米材料的制備和應(yīng)用得到了長足的發(fā)展。碳素材料是非金屬材料中十分重要的一部分。因其原子排列方式不同，其性能差異甚大，碳素材料在納米尺寸范圍內(nèi)同樣因原子排列方式不同而性能差異甚大。大量研究表明，納米尺寸范圍的石墨結(jié)構(gòu)碳具有許多常規(guī)尺寸范圍石墨碳所不具有的特性，其應(yīng)用范圍十分廣泛。但是當(dāng)石墨碳尺寸達(dá)到納米尺寸范圍時，由于其具有強烈的吸附性并帶有負(fù)電，從而使納米石墨碳素材料十分易團(tuán)聚，難分散，成為納米石墨碳素材料制備和應(yīng)用的最大難點，目前只有少數(shù)國家能夠生產(chǎn)，且生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本極高，易產(chǎn)生粉塵污染，不利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的在于提供一種用石墨電極氧化的方法來生產(chǎn)納米石墨碳溶膠，其工藝簡單，生產(chǎn)成本低，并適合工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的將石墨電極按正負(fù)極排列放入氧化槽中，正、負(fù)電極之間用塑料網(wǎng)隔開，電極與電源的連接采用并串聯(lián)方式，再將電解液倒入氧化槽內(nèi)，接通電源，電流控制在5～150A，電壓控制在3～20V，進(jìn)行氧化處理，控制溫度在80℃以下，每隔4～12小時攪拌一次，檢測槽內(nèi)石墨碳濃度，溶膠濃度為0.1～5％時，氧化結(jié)束，槽中溶液即為納米石墨碳溶膠。
電解液中的電解質(zhì)可用硫酸、鹽酸、硝酸，碳酸鈉、氯化鈉，氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰，可單獨加入，也可混合加入，加入總量控制在電解液重量的5％以下。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，無污染，適合于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的要求等優(yōu)點。由于碳微粒形成后很容易重新團(tuán)聚，要防止這一現(xiàn)象發(fā)生，目前只有兩種基本方法其一是在納米顆粒的表面形成雙電層，使納米顆粒之間同種電荷相斥，其二是在納米顆粒表面用另一種物質(zhì)包裹，使其不能互相接觸。本發(fā)明是采用將以碳素板狀電極插入電解質(zhì)溶液中，通電后，碳原子在電流的作用下在正極獲得能量，當(dāng)能量超過碳原子間的化學(xué)鍵力，并同時獲得具有形成納米尺寸范圍碳微顆粒表面能時，這部分碳原子將與正極極板脫離，形成納米尺寸范圍的碳顆粒，游離在電解液中，由于其具有極強選擇吸附性，納米碳顆粒會選擇電解質(zhì)中某些負(fù)離子吸附而使其帶負(fù)電，即使每一游離的碳顆粒表面包裹一層負(fù)離子，它們之間互相排斥形成雙電層結(jié)構(gòu)，從而使納米碳溶膠液體得以穩(wěn)定形成。另外，在電解液中加入適量添加劑，可提高碳顆粒雙電層的穩(wěn)定性，從而提高其適應(yīng)高、低溫的能力。
附

圖1為本發(fā)明的電極并串聯(lián)示意圖。
具體實施例方式氧化槽(1)用絕緣性非金屬材料制作，電極(2)用純度大于80％的石墨制作，將8組石墨電極(2)按正負(fù)極排列分別放入兩個氧化槽(1)中，正、負(fù)電極之間用聚乙烯塑料網(wǎng)(3)隔開，電極(2)與電源(4)的連接采用并串聯(lián)方式，再將電解液(離子水)倒入氧化槽(1)內(nèi)，電解液可根據(jù)所需納米石墨溶膠的性質(zhì)作適當(dāng)調(diào)整，酸性溶膠可加入硫酸、鹽酸、硝酸，中性溶膠可加入碳酸鈉、氯化鈉，堿性溶膠可加入氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰，可單獨加入，也可混合加入，加入總量控制在電解液重量的5％以下，接通電源，電流控制在5～150A，電壓控制在3～20V，進(jìn)行氧化處理，控制溫度在80℃以下，每隔8小時攪拌一次，生產(chǎn)過程中當(dāng)陽極厚度小于10mm時，可將電源正負(fù)極互換，檢測槽內(nèi)石墨碳濃度，溶膠濃度為0.1～5％時，氧化結(jié)束，槽中溶液即為納米石墨碳溶膠，粒度80％以上小于10nm，其余20％也在納米尺寸范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙石墨電極制備納米石墨碳溶膠的方法，其特征在于將石墨電極按正負(fù)極排列放入氧化槽中，正、負(fù)電極之間用塑料網(wǎng)隔開，電極與電源的連接采用串并聯(lián)方式，再將電解液倒入氧化槽內(nèi)，接通電源，電流控制在5～150A，電壓控制在3～20V，進(jìn)行氧化處理，控制溫度在80℃以下，每隔4～12小時攪拌一次，檢測槽內(nèi)石墨碳濃度，溶膠濃度為0.1～5％時，氧化結(jié)束，槽中溶液即為納米石墨碳溶膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙石墨電極制備納米石墨碳溶膠的方法，其特征在于電解液中的電解質(zhì)可用硫酸、鹽酸、硝酸，碳酸鈉、氯化鈉，氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰，可單獨加入，也可混合加入，加入總量控制在電解液重量的5％以下。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙石墨電極制備納米石墨碳溶膠的方法,將石墨電極按正負(fù)極排列放入氧化槽中,正、負(fù)電極之間用塑料網(wǎng)隔開,電極與電源的連接采用串并聯(lián)方式,再將電解液倒入氧化槽內(nèi),接通電源,進(jìn)行氧化處理,檢測槽內(nèi)石墨碳濃度,溶膠濃度為0.1～5%時,氧化結(jié)束,槽中溶液即為納米石墨碳溶膠。本發(fā)明具有生產(chǎn)成本低,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,無污染,適合于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的要求等優(yōu)點。并具有適應(yīng)高、低溫能力的特點。其應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛。
文檔編號C25B11/12GK1378975SQ0211375
公開日2002年11月13日 申請日期2002年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月17日
發(fā)明者孟國軍, 劉芳德, 李勝南, 吳翔, 陳萬哲 申請人:貴州航天納米科技有限責(zé)任公司