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电化学方法

电化学法是在恒定电流下，以插入物的水溶液为电解液，石墨和金属材料(不锈钢、铂板、铅板、钛板等)形成复合阳极，金属材料作为阴极插入电解液中，形成闭合回路;或者将石墨悬浮在电解液中，将阴极板和阳极板同时插入电解液中，通过给两个电极通电进行阳极氧化。石墨表面被氧化成碳正离子，在静电引力和浓差扩散的共同作用下，酸根离子或其他极性插层离子嵌入石墨层间，形成可膨胀石墨。

这种制备可膨胀石墨的全过程不需要添加氧化剂，可处理的量大，而腐蚀性物质残留量小。反应后电解液可以往复使用，减少了酸液的用量，节约了成本，减少了环境污染，减少了对设备的损坏，延长了使用寿命。近年来，电化学法凭借其诸多优点逐渐成为许多企业制备可膨胀石墨的常用方法。

石墨的这种层状结构使得层间存在一定的空隙。因此在一定条件下，某些反应物(如酸、碱、卤素)的原子(或单个分子)即可进入层间空隙，并与碳网平面形成层间化合物。这种插有层间化合物的石墨即为可膨胀石墨。碳原子层间以很弱的范德华力相联系，这种结构允许插层物质能够顺利地进入碳原层间而不破坏碳原子层内的六角网状结构，因此天然石墨是制备石墨插层化合物好的母体材料。

可膨胀石墨常见的制备方法：1、化学插层法。初始使用的原料是高碳鳞片石墨，其他化学试剂如浓硫l酸(98%以上)、双l氧水(28%以上)、高猛l酸钾等都使用工业级试剂。一般制备步骤如下：在适当的温度下，分不同的程序加入不同比例的过氧l化氢溶液、天然鳞片石墨和浓硫l酸，不断搅拌反应一定时间，然后洗涤至中性，离心、脱水，60度真空干燥。2、电化学方法。将石墨粉在强酸电解液中处理制备可膨胀石墨，水解、清洗、干燥。作为强酸，主要使用硫酸或硝l酸。用这种方法制备的可膨胀石墨含硫量低。3、超声波氧化法。在制备可膨胀石墨的过程中，对阳极氧化电解液进行超声振动，超声振动时间与阳极氧化相同。

可膨胀石墨多采用化学氧化和电化学氧化。传统的化学氧化法工艺简单，质量稳定，但存在酸性废物和产品含硫量高等问题。电化学法不使用氧化剂，酸液可多次循环使用，环境污染小，成本低，但收率低，对电极材料要求较高，目前实验室研究。除了氧化方法不同，这两种方法的脱酸、洗涤、干燥等后处理是相同的。其中化学氧化法是迄今为止应用广泛的方法，技术成熟，在工业上得到广泛推广和应用。

可膨胀石墨被膨胀石墨瞬间高温处理后，会发生数百倍的膨胀，形成蠕虫状的碳物质。它是无毒的环保材料。具有天然石墨的高温、低温、辐射、防腐、导电、导热性能。它还具有柔韧性、耐压性、可塑性、自润滑性、抗震性、抗畸变性等优良性能。