稀土钆石墨层间化合物的制备与表征

题名:稀土钆石墨层间化合物的制备与表征
作者:赵彦亮
学位授予单位:太原理工大学
关键词:膨胀石墨;;氧化石墨;;稀土钆膨胀石墨层间化合物;;稀土钆氧化石墨层间化合物
摘要:
 稀土石墨层间化合物是指在一定的条件下,将含有稀土元素的粒子插入到石墨层间,形成的
一种新型的复合材料。由于其具备一些特殊的电、磁等性能,因此可以应用于电池电极材料、催化剂
载体、磁性材料等诸多领域。这不仅节约了稀土资源,而且为提升石墨价值开辟了一条新的思路。Magnetic lifter
本文以天然鳞片石墨、氧化钆为原料,制备了稀土钆膨胀石墨层间化合物和稀土钆氧化石墨层间化合
物,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱分析(EDS)、X-射线衍射(XRD)、热重分析(TG-DTA)、
红外光谱(FT-IR)等多种分析与测试方法对产物的结构、形貌和组成进行了表征。
 本文采
用混酸法制备了膨化石墨,利用其良好的吸附性能,选用简便的液相混合吸附法成功制备出了稀土钆
膨胀石墨层间化合物(GdCl3-Gd2O3-EG-GICs)。研究表明,当原料膨胀石墨与氧化钆的质量比W
(Gd2O3)/W(EG)较小时,GdCl3-EG-GICs为2、3阶混合结构,随着质量比的增大,插层结构稳定为3阶结
构。Gd3+与膨胀石墨中的含氧基团结合能够生成Gd2O3 ,部分Gd2O3进入膨胀石墨层间形成4阶结构的
Gd2O3-EG-GICs,其阶结构不随W(Gd2O3)/W(EG)比值的变化而变化。
 采用Hummers法制备了氧化
石墨,利用氧化石墨碳层上羧基、羟基等含氧极性官能团易于吸附金属离子的特点,通过氧化石墨悬
浮液与饱和氯化钆溶液的混合反应,钆离子插入到氧化石墨层间,与氧化石墨层间的羟基、羧基等结
合形成了新的物质—水合碳酸氧钆,制得了水合碳酸氧钆-氧化石墨层间化合物。
 通过TG-DTA分析
确认氧化石墨高温还原温http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter度为480℃,在此温度下对水合碳酸氧钆-氧化石墨层间化合物进行还原,水
合碳酸氧钆转变为Gd2O3单斜晶体,而非原料Gd2O3立方晶体,并且,氧化石墨层间吸附水脱出,C-O-C基
团、C-OH基团和环氧或过氧基团等发生了分解反应,氧含量明显降低,晶体结构逐渐恢复为石墨的晶
体结构,最终制得了氧化钆-石墨层间化合物。
学位年度:2010