[發明專利]一種二次酸浸結合熱活化制備高純度石墨的方法

有效

• 申請號: 201711057241.X
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107601493B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 江朝華;魏敏;歐陽峰;毛成;王瑞彩;楊鋆
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: C01B32/21
• 分類號: C01B32/21
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種高純石墨制備方法，具體地說是涉及一種二次酸浸結合熱活化制備高純度石墨的方法，包括以下步驟：將石墨碾壓和粉碎；一次酸浸：將石墨浸漬在氫氟酸和硫酸形成的混合酸中；熱活化處理：混合酸中過濾出石墨，進行熱活化處理；二次酸浸：熱活化處理完畢，冷卻后將石墨進行二次酸浸，所述二次酸浸溶液為氫氟酸和硫酸的混合酸；從酸浸溶液中過濾出石墨，洗滌干燥制得。采用該方法提純的石墨純度可達99.99%以上。

技術領域

本發明涉及一種石墨提純方法，具體涉及一種采用二次酸浸結合熱活化制備高純度石墨的方法。

背景技術

石墨是碳質元素的結晶礦物，由于其優良的導電性、導熱性、可塑性、潤滑性、耐高溫性而被廣泛應用于冶金、化工、石油、機械、國防尖端技術、航空業、輕工業等眾多領域。在冶金業中石墨主要作為耐火材料；在化工行業中石墨主要用作生產電池、電極以及各類碳素制品的原材料；在石油領域石墨烯的問世和迅猛發展，加快了后石油時代的發展，解決了巨大的能源問題；在機械領域中石墨主要用作各種結構零件的碳—石墨材料；在國防尖端技術中石墨可作為原子反應堆的中子減速劑和防護材料；在航空業中石墨用作導彈和火箭的隔熱、耐熱材料以及無線電連接信號和導電結構的材料；在輕工業中石墨是用作制造鉛筆、墨汁、油墨和人造金剛石的原料，也作為造紙和玻璃防銹劑和磨光劑。隨著現代工業以及現代科學技術的發展，石墨已經更加廣泛的應用于其他各個領域，但這些行業需要的石墨中的固定碳含量高達99.9%以上，目前經過天然開采通過選礦處理的石墨中的碳含量最高可達95%，難以滿足國民生產的要求。因此提純出高純度石墨顯得尤為重要。

目前提純石墨的方法一般有酸堿法、高溫焙燒法、氯氣焙燒法、氫氟酸法等。酸堿法提純石墨需要高溫煅燒，所需時間長且能耗大；高溫焙燒法提純石墨需要的熱量非常大，使得能耗大，成本高，并且對設備的耐高溫性能極高，使得成本進一步增加；氯氣焙燒法由于氯氣強，腐蝕性強，對環境污染尤為嚴重；氫氟酸法提純石墨是一種比較好的提純方法，但是對石墨的提純很難達到99.99%以上。

發明內容

本發明為了解決現有石墨提純方法能耗大、用時久、污染環境的問題，提供了高純度石墨的制備方法，采用該方法制備的石墨純度達99.99%以上。

本發明為了實現上述目的，所采取的技術方案為：一種HAH法制備高純度石墨的制備方法（一種二次酸浸結合熱活化制備高純度石墨的方法），該方法包括以下步驟：

（1）以天然石墨為原料，碾壓和粉碎后將其在氫氟酸濃度為5%~10%，硫酸濃度為30%~50%的混合酸性溶液中浸泡，酸浸溫度為70℃~75℃，酸浸時間為2h~4h，完成上述步驟后，對其進行熱活化處理，將石墨裝入帶蓋子的高純石墨坩堝，置于箱式高溫電阻爐中，對其進行熱活化處理，熱活化溫度為700℃～800℃，活化時間為55min~65min。

由于任何硅酸鹽在一定條件下都可以被氫氟酸溶解，它利用石墨中的雜質和氫氟酸反應生成溶于水的氟化物及揮發物而達到提純的目的。研究表明，當氫氟酸濃度小于2.5%時，石墨純度隨溫度提高而不斷提高，當氫氟酸濃度大于5%時，石墨純度變化很小；一次酸浸硫酸濃度低于30%時，石墨純度隨硫酸濃度的增大而不斷提高，當濃度大于30%后，石墨純度變化不大；

酸浸溶液酸浸溫度采用70℃~75℃，此溫度能使石墨中雜質活性達到最高，從而有效減少酸浸時間，縮短操作耗時；

一次酸浸溶液酸浸時間為2h~4h，當一次酸浸時間低于2h，石墨純度隨酸浸時間不斷提高，隨著時間繼續增加，石墨純度有小幅提升。