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氧化石墨浆液逾渗转变过程的影响因素

谭蔚  朱皓楠  刘丽艳  
【摘要】:氧化石墨在去除所含金属离子杂质和添加金属离子改性的过程中遇到的浆液发生逾渗转变现象会导致固液分离过程终止,成为层状碳材料工业化生产及应用过程中亟待突破的瓶颈.为了调控氧化石墨浆液的状态,探究各因素对浆液逾渗转变阈值的影响,本文选择电导率变化率作为监控逾渗转变是否发生的指标,在对各因素进行初步筛选的基础上,采用正交试验法研究金属阳离子价态、溶液pH值和环境温度对氧化石墨浆液逾渗转变阈值的影响以及各因素间的交互作用.采用SEM、激光粒度仪、FT-IR等手段表征了氧化石墨浆液发生逾渗转变前后的形貌、尺寸及官能团种类数量等特征,进一步验证通过电导率变化率来描述结果的准确性.结果表明,金属阳离子价态、溶液pH值和环境温度对逾渗转变过程均有影响,其中金属阳离子价态是影响逾渗转变现象发生的首要因素,溶液pH值次之,而环境温度的影响最不显著.离子价态和溶液pH值之间存在交互作用,随着金属阳离子化合价的升高,氧化石墨逾渗转变过程受溶液pH值的影响逐渐减小.试验所得调控氧化石墨浆液最佳固液分离操作条件为三价金属阳离子(N3)、pH值1.41(P1)和35℃(T3).相关结果可为氧化石墨纯化和改性过程中涉及的浆液状态调控提供指导,利于后续的固液分离操作.

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