优化碱酸法提纯石墨的研究摘要
【目的】 优化天然石墨提纯效果,降低酸在提纯过程中的过多使用对环境造成的影响,满足各行各业对高品质石墨的需求,实现更环保、高效的石墨提纯。【方法】 以鳞片石墨为原料,采取NaOH-HCl-HF 联合处理的工艺对石墨进行提纯研究,提高石墨的固定碳含量(质量分数,下同),降低石墨中的主要杂质元素如Si、Fe、Al、Cu 等的含量,详细考察NaOH 的用量以及焙烧温度2 个关键因素对该工艺提纯效果的影响;通过扫描电子显微镜(SEM)观察石墨形貌特征,X 射线荧光光谱仪(XRF)和电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)测定提纯处理前后石墨的杂质含量,X 射线衍射仪(XRD)确定石墨及其灰分的晶体结构。【结果】 当焙烧温度为500 ℃、焙烧时间为2.5 h,HCl的体积与石墨的质量比为2∶1,氢氟酸的体积与石墨的质量比为2∶1时,石墨的平均固定碳含量从原来的95.3%提高到99.93%;当NaOH与石墨的质量比分别为0.5∶1和0.6∶1时,石墨的平均固定碳含量为99.91%和99.93%;考虑到成本效益等因素,确定当NaOH 与石墨的质量比设定为0.5∶1 时为理想工艺条件;经过提纯处理后的石墨层结构并不会出现明显的变化,基本性能不变,提纯处理后的石墨相比于提纯处理前的石墨,杂质含量明显地降低。【结论】 该碱酸工艺不仅能有效地去除石墨中的杂质,盐酸和氢氟酸的组合还可以显著地提升提纯效果,可有望应用在石墨提纯处理和新能源材料领域。
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