FeCl3-NiCl2-GICs及其還原產(chǎn)物的制備和性能的研究.pdf

1、本文采用熔鹽法，在定量空氣中，以天然鱗片石墨為宿主，F(xiàn)eCl3與NiCl2的混合物為插入物制備三元FeCl3-NiCl2-GICs。系統(tǒng)考察了石墨粒度、石墨與氯化物的摩爾比、NiCl2與FeCl3的摩爾比、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間等工藝因素對產(chǎn)物階結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果表明，空氣中直接熔封玻璃管反應(yīng)器，改變反應(yīng)條件也可以得到不同階結(jié)構(gòu)的三元FeCl3-NiCl2-GICs。隨著保溫反應(yīng)時間延長、反應(yīng)溫度的升高和石墨粒徑的減小，產(chǎn)物逐漸由高階向低

2、階轉(zhuǎn)化，但反應(yīng)溫度過高和石墨粒徑過小時，存在插入物脫插現(xiàn)象。隨著反應(yīng)體系中FeCl3/NiCl2的減小和石墨含量的增加，產(chǎn)物逐漸由低階向高階轉(zhuǎn)變。上述變化規(guī)律與在真空狀態(tài)下熔封玻璃管反應(yīng)器是一致的。在此基礎(chǔ)上自行設(shè)計制造了不銹鋼反應(yīng)器，實現(xiàn)了三元FeCl3-NiCl2-GICs的小批量制備。
　　 對不同階結(jié)構(gòu)和粒度(粒徑)的FeCl3-NiCl2-GICs進行導電性和微波吸收性能測定。結(jié)果表明，F(xiàn)eCl3-NiCl2-GICs

3、的導電性明顯優(yōu)于宿主石墨。隨著階數(shù)的增大，F(xiàn)eCl3-NiCl2-GICs的電導率先增大后減小，二階FeCl3-NiCl2-GIC的電導率最大，電導率是石墨的3.7倍。粒度為100目的一階FeCl3-NiCl2-GIC的電導率最大，為石墨的1.5倍。FeCl3-NiCl2-GICs具有一定的微波吸收性能，是一種介電損耗型微波吸收材料，其微波吸收特性與FeCl3-NiCl2-GICs的電導率有密切的關(guān)系，電導率過高時其微波吸收性能下降。階

4、結(jié)構(gòu)與粒度(粒徑)是影響FeCl3-NiCl2-GICs的微波吸收性能的主要因素。最大反射損耗量隨階數(shù)增大先減小后增大，與電導率隨階數(shù)的的變化規(guī)律相反。粒度為100目的一階FeCl3-NiCl2-GIC的最大反射損耗量高達-10.3 dB，粒度為200目的FeCl3-NiCl2-GIC的低頻吸波性能最佳。
　　 采用H2還原法對FeCl3-NiCl2-GICs進行還原處理，探討了在一定氫氣壓力下還原溫度、還原時間和原料石墨的粒度

5、(粒徑)等工藝因素對還原產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和還原產(chǎn)物中Cl/(Fe+Ni)摩爾比的影響。結(jié)果表明，提高還原溫度、延長還原時間、減小三元FeCl3-NiCl2-GICs的粒徑，有利于降低還原產(chǎn)物的氯元素含量。在氫氣壓力為1.8×105Pa、還原溫度為600℃、還原時間為72h的條件下，對粒度為325目的FeCl3-NiCl2-GICs進行H2還原處理，氯元素的原子百分含量可降至26.32％，一部分FeCl3被還原成FeCl2是造成FeCl3-Ni

6、Cl2-GICs還原不完全的主要原因。FeCl3-NiCl2-GICs在H2中還原后生成的FeNi合金大多富集在石墨片層的邊緣附近，少量位于石墨片層內(nèi)。隨著還原溫度從400℃升高到600℃，F(xiàn)eNi合金顆粒數(shù)目增加，粒徑從100～300nm增大到約3μm。FeCl3-NiCl2-GICs在H2中的還原過程可看作是FeCl3、NiCl2的脫插和H2在石墨層間的擴散共同作用的結(jié)果。對還原產(chǎn)物進行微波吸收性能測定，結(jié)果表明，還原后產(chǎn)物的微波吸