機(jī)械球磨制備碳微球的工藝及相關(guān)性能研究.pdf

1、碳材料是與人類文明進(jìn)步息息相關(guān)的重要材料之一，各種不同形態(tài)的碳單質(zhì)以及碳化合物如碳纖維、碳微球、碳納米管、納米洋蔥狀富勒烯等新型碳功能材料以其優(yōu)異的特性，在眾多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。碳微球具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，如化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、很高的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等，是一種新興的具有極大開發(fā)潛力和應(yīng)用前景的碳材料。目前，碳微球的制備主要存在成本高、產(chǎn)率低、工藝復(fù)雜三方面的問題，在性能研究上主要集中于其電化學(xué)方面的研究，很少研究其磁性能和吸附性。

2、因此，探索簡(jiǎn)單的宏量制備碳微球的工藝及其磁性能、吸附性能方面的研究成為本論文研究的重點(diǎn)。
　　 本文分別以球墨鑄鐵和石墨為原料，采用機(jī)械球磨的方法制備碳微球，并且對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了磁性能、吸附性能以及熱穩(wěn)定性方面的研究。本研究突出的特點(diǎn)在于利用球墨鑄鐵和片狀石墨為原料，通過有效控制機(jī)械球磨時(shí)間、球磨轉(zhuǎn)速、球磨方式等工藝參數(shù)，在降低成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了碳微球的宏量生產(chǎn)。這種方法制備碳微球同時(shí)具有工藝簡(jiǎn)單、實(shí)際可行、產(chǎn)物形狀規(guī)整等優(yōu)點(diǎn)，從而

3、為碳微球的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　 利用X-射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)等測(cè)試技術(shù)和分析手段對(duì)不同原料所制備的碳微球進(jìn)行了形貌分析和結(jié)構(gòu)表征。實(shí)驗(yàn)證明：在其它參數(shù)一定的情況下，球磨時(shí)間對(duì)產(chǎn)物有很大影響，在一定時(shí)間的球磨過程中，隨球磨時(shí)間的增加，產(chǎn)物的形狀和規(guī)整度有明顯的優(yōu)化取向，超過一定時(shí)間，繼續(xù)增加球磨時(shí)間，產(chǎn)物則會(huì)出現(xiàn)不均勻性?？偨Y(jié)出球磨鑄鐵的最

4、佳時(shí)間為30h，球磨石墨的最佳時(shí)間為50h；對(duì)經(jīng)球磨處理后的鑄鐵產(chǎn)物進(jìn)行了酸洗處理，結(jié)果表明：酸洗過程能有效去除產(chǎn)物中的鐵元素，并且沒有對(duì)碳微球的形貌造成破壞；隨后對(duì)已經(jīng)進(jìn)行了機(jī)械球磨和酸洗處理的產(chǎn)物進(jìn)行了真空熱處理，結(jié)果表明：真空熱處理對(duì)產(chǎn)物結(jié)果影響不大，并且還會(huì)引入其它雜質(zhì)。機(jī)械球磨法是一種有效的制備碳微球的方法，并且以石墨為原料所制備的碳微球優(yōu)于以球墨鑄鐵為原料所制備的碳微球，以石墨為原料所得的碳微球結(jié)構(gòu)更加均勻，大小更加趨于一致