石墨化热处理过程中石墨制品的微观结构分析和理化性能表征
石墨化石油焦用作锂离子电池负极材料的研究
中图分类号：TM912.9文献标识码：A文章编号：1008-0899（2019）02-055-04石油焦是石油提炼过程中的一种副产品，产量大，价值低廉，主要成分为碳。
石油焦主要用于供钢铁厂使用的石墨电极、预焙阳极、水泥厂和发电厂的燃料等[1]，而随着其产量不断增大，市场需求逐渐饱和，人们开始对石油焦的高附加值应用进行研究，其中石油焦作为锂离子电池负极材料的研究展现出巨大的应用前景。
通过高温石墨化热处理将石油焦制备成石墨，用于锂离子电池负极材料，研究石墨化温度对石油焦作为锂离子电池负极材料电化学性能的影响，探讨石墨化温度对石油焦电化学性能影响的机理，从而为促进石油焦的高附加值利用提供理论支撑。
1实验1.1原料分析本研究所用石油焦原料为新疆某公司所生产，平均粒径小于500μm。
根据国标GB2001-91焦炭工业分析测定方法测定石油焦原料的灰分、水分、挥发分和固定碳，成分分析如表1所示。
表1石油焦的工业分析由表1可以看出，石油焦的固定碳、灰分和水分含量分别为91.37%、0.41%和0.1%，固定碳含量较高，灰分和水分含量较低，其中灰分可用HCl浸洗除去[2-4]。
1.2石墨化石油焦的制备将石油焦原料在球磨机上进行破碎，筛后分级得到粒径为10~20μm的石油焦，然后用12%HCl溶液酸浸处理除去灰分。
分别取4份酸浸处理后烘干的石油焦5g放于高纯石墨坩埚中，将石墨坩埚放入高温石墨化炉中，在高纯N2气氛保护下进行不同温度的石墨化热处理。
石墨化热处理温度分别为2 000℃，2200℃，2400℃和2600℃，得到的样品分别相应的标记为C20，C22，C24，C26。
1.3材料结构的表征采用JSM-6360LV型扫描电子显微镜检测样品颗粒的大小和微观形貌。
采用Rigaku-TTRIII型X-射线衍射仪来检测石墨化热处理前后石油焦的微观结构及其石墨化度。
测试条件：扫描速度为10°/min，扫描角度为10~80°。
石墨分析报告
石墨分析报告1. 引言石墨是一种常见的碳质材料，具有高导电性、高热稳定性和低摩擦系数等特性，在众多领域中得到广泛应用。
为了更好地了解石墨的性能和结构特征，本文将对石墨进行分析，并提供相关数据和结论。
2. 分析过程在进行石墨分析之前，首先需要准备样品，并选择合适的分析仪器。
本次石墨分析使用了扫描电镜和X射线衍射仪进行分析。
2.1 扫描电镜分析（SEM）扫描电镜是一种常用的表面形貌观察仪器，可以通过电子束轰击样品表面，获得高分辨率的图像。
本次石墨分析中，我们将使用SEM来观察石墨的表面形貌。
通过SEM观察，我们可以清楚地看到石墨材料的层状结构和光滑的表面。
石墨的层状结构使其具有良好的导电性和热传导性能，适用于电极材料和热管理应用。
2.2 X射线衍射分析（XRD）X射线衍射是一种常用的结晶性分析方法，可用于确定材料的晶体结构和晶格常数。
本次石墨分析中，我们将使用X射线衍射仪来分析石墨的晶体结构。
通过XRD分析，我们得到了石墨的衍射图谱，从中可以看出石墨具有明显的晶体衍射峰。
根据峰的位置和强度，我们可以推断石墨的晶体结构和晶格常数。
3. 分析结果3.1 SEM观察结果通过SEM观察，我们可以看到石墨材料的层状结构和光滑的表面。
这说明石墨具有较高的层间结合力和良好的结晶性，有利于其在导电和热传导方面的应用。
以下是SEM观察结果的图像：插入SEM观察结果图像3.2 XRD分析结果通过XRD分析，我们确定了石墨的晶体结构和晶格常数。
根据峰的位置和强度，我们可以得出以下结论：•石墨的晶体结构为六方晶系。
•石墨的晶格常数为0.246 nm。
由于石墨的晶体结构和晶格常数的特殊性，它具有高导电性、高热稳定性和低摩擦系数等优良特性。
4. 结论通过以上分析，我们得出了以下结论：•石墨具有层状结构和光滑的表面，适用于导电和热传导应用。
•石墨的晶体结构为六方晶系，晶格常数为0.246 nm。
这些结果为石墨的应用提供了重要的参考和依据，也为相关的研究工作提供了有力的支持。
石墨化过程
石墨化过程标题：石墨化过程：从结构到应用的探索简介：石墨是一种常见且多用途的材料，它以其卓越的导电性和热稳定性被广泛应用于电池、润滑剂、复合材料等领域。
石墨化过程是将石墨从天然矿石中提取，并通过化学和物理手段进行处理，使其具备更多的使用特性和应用潜力。
本文将深入探讨石墨化过程的各个方面，从结构到应用，为读者带来全面、深入和灵活的理解。
绪论：介绍石墨化过程的背景和意义，引发读者对石墨化过程的探索兴趣。
1. 石墨的结构与特性：1.1 石墨的晶体结构：介绍石墨的层状结构和碳原子之间的键合情况。
1.2 石墨的导电性和热稳定性：解释石墨由于其层状结构而表现出的卓越导电性和高温稳定性。
1.3 石墨的机械性能：探讨石墨的硬度、弹性模量和抗拉强度等机械性能。
2. 石墨化过程的基础：2.1 石墨矿石的提取与净化：描述常见的石墨矿石提取方法和净化工艺，以获得高纯度的石墨原料。
2.2 石墨的氧化与还原：介绍氧化石墨的化学反应以及还原石墨的物理、化学过程，探讨不同条件下石墨的结构变化和导电性能的变化。
3. 石墨化过程的改性与功能化：3.1 石墨的氧化改性：阐述将石墨与氧化剂反应产生氧化石墨的过程，以及通过改变氧化剂和反应条件来调控氧化程度和石墨结构的方法。
3.2 石墨的功能化处理：探讨在石墨表面引入功能基团或复合成石墨复合材料的方法，以改善石墨的性能和拓展其应用领域。
4. 石墨化过程的应用：4.1 锂离子电池中的石墨：解释石墨在锂离子电池中的作用、性能要求和改进策略。
4.2 石墨作为润滑剂：探讨石墨在润滑领域的应用，并介绍不同类型的石墨润滑剂及其性能特点。
4.3 石墨复合材料的开发与应用：介绍石墨与其他材料（如金属、聚合物等）复合形成新型材料的方法和应用领域。
总结与展望：总结石墨化过程的关键概念和应用领域，回顾文章中提到的观点和理解。
展望石墨化过程未来的发展方向和可能的应用场景。
观点与理解：在文章结尾，将分享作者对石墨化过程相关内容、关键词、主题或概念的观点和理解，以提供读者更多的思考和参考。
石墨分析实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验背景石墨作为一种重要的碳质材料，在工业、科研等领域具有广泛的应用。
本实验旨在通过对石墨样品的分析，了解其化学组成、结构特性以及相关性能，为石墨的进一步研究和应用提供数据支持。
二、实验目的1. 确定石墨样品的化学组成。
2. 分析石墨的结构特性。
3. 评估石墨的性能指标。
4. 探讨石墨的制备方法和应用前景。
三、实验方法本实验主要采用以下方法进行石墨分析：1. 化学分析方法：通过X射线荧光光谱（XRF）和原子吸收光谱（AAS）等手段，对石墨样品进行化学组成分析。
2. 结构分析方法：采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等手段，对石墨的结构特性进行分析。
3. 性能分析方法：通过电学测试、力学测试等方法，评估石墨的性能指标。
4. 制备方法研究：探讨不同制备方法对石墨性能的影响。
四、实验结果与分析1. 化学组成分析：XRF和AAS结果表明，石墨样品主要由碳元素组成，并含有少量杂质，如硅、铝、铁等。
2. 结构特性分析：XRD和SEM结果表明，石墨样品具有良好的层状结构，层间距约为0.34纳米。
石墨烯层间存在少量缺陷，如石墨烯层间的空隙、石墨烯层内的杂质等。
3. 性能指标分析：电学测试结果显示，石墨样品的电阻率为0.05Ω·m，导电性能良好。
力学测试结果显示，石墨样品的弯曲强度为150MPa，具有良好的力学性能。
4. 制备方法研究：通过对比不同制备方法制备的石墨样品，发现微机械剥离法制备的石墨样品具有更好的结构特性和性能。
五、实验结论1. 本实验成功地对石墨样品进行了化学组成、结构特性和性能指标分析。
2. 石墨样品具有良好的层状结构，层间距约为0.34纳米，并含有少量杂质。
3. 石墨样品具有良好的导电性能和力学性能。
4. 微机械剥离法制备的石墨样品具有更好的结构特性和性能。
六、实验讨论1. 本实验采用多种分析方法对石墨样品进行了全面分析，为石墨的进一步研究和应用提供了数据支持。
石墨化度 标准 -回复
石墨化度标准-回复石墨化度，指的是材料中的碳元素以石墨结构形式存在的程度。
石墨是一种具有层状结构的异质材料，是由碳原子通过共价键相互连接而成的二维晶格，具有良好的导电性、热性能和润滑性。
因此，石墨化度的高低对材料的性能有着重要的影响。
在本篇文章中，我们将一步一步解释石墨化度的标准，并探讨其对材料性能的影响。
第一步：什么是石墨化度？石墨化度是指材料中碳元素以石墨结构形式存在的比例。
石墨结构是由层状的石墨烯片组成的，其中碳原子在平面上以一种六角形晶格排列，并通过弱键相互连接。
当材料中含有大量的石墨烯片，并且这些片之间的连接强度较强时，石墨化度就较高。
第二步：石墨化度的测量方法石墨化度可以通过多种方法进行测量和表征。
一种常用的方法是拉曼光谱分析，通过检测材料中石墨结构的特征峰，来确定其石墨化程度。
此外，X射线衍射和透射电子显微镜等方法也可以用来研究材料的石墨结构。
第三步：石墨化度的标准目前，还没有一个统一的石墨化度标准。
不同的研究领域和应用行业对于石墨化度的要求也不同。
一般来说，石墨化度可以通过碳含量、结构形态和热稳定性等指标来衡量。
在碳含量方面，石墨化度较高的材料应该含有较高的碳含量。
通常情况下，石墨化度较高的材料的碳含量应该在90以上。
而对于石墨材料的产业应用，例如石墨电极和石墨烯等，其碳含量要求通常更高，达到99以上。
除了碳含量，石墨化度还受到其结构形态的影响。
在石墨烯这种最基本的石墨结构中，石墨化度可以通过层状结构的完整性和层数来评估。
一般来说，石墨化度较高的材料应该具有较完整的层状结构，且层数较多。
此外，石墨化度还与材料的热稳定性有关。
高石墨化度的材料可以在高温下保持较好的结构稳定性和性能稳定性。
而低石墨化度的材料在高温下容易发生结构破坏和性能退化。
第四步：石墨化度对材料性能的影响石墨化度的高低对材料的性能有着重要的影响。
具有较高石墨化度的材料通常具有更好的导电性、热导率和润滑性。
这是因为石墨结构可以提供快速的电子传导途径和热传导途径，且层状结构之间具有低摩擦系数，因此具有很好的润滑性能。
石墨微观结构
石墨微观结构引言石墨是一种由碳元素组成的材料，具有特殊的微观结构，因其优异的导电性、导热性和机械性能而得到广泛应用。
本文将探讨石墨的微观结构特点、结晶结构以及在材料科学和工程中的应用。
石墨的微观结构石墨由具有sp2杂化的碳原子构成，呈层状排列。
每个碳原子与其周围三个碳原子形成σ键，并与一个邻近层的碳原子形成π键。
这种特殊的键合方式使得石墨具有优异的导电性和导热性。
石墨中的碳原子排列成一个个由六个碳原子构成的环，这些环以螺旋状堆积形成层。
这些石墨层之间的相互作用较弱，因此容易在层间滑动。
石墨的结晶结构石墨具有六方晶系的结晶结构。
在石墨结构中，每个碳原子都处于位于三维空间中的六边形点阵上，通过共面螺旋堆积形成层状结构。
每个碳原子有三个近邻碳原子与其形成σ键，并通过p轨道与邻近层的碳原子形成π键。
由于层与层之间的弱相互作用，石墨的层可以轻易滑动，使得石墨具有很好的润滑性能。
石墨的性质与应用1. 优异的导电性石墨的微观结构决定了其具有优异的导电性。
由于每个碳原子只与三个邻近的碳原子形成σ键，其剩余的一个p轨道没有饱和，形成一个由电子云构成的π键系统。
这种π键系统使得电子在石墨中能自由移动，从而实现了石墨的导电性。
石墨常被用作导电材料，广泛应用于电池、电极和导电涂层等领域。
2. 出色的导热性石墨的微观结构也决定了其出色的导热性。
由于石墨层之间的相互作用较弱，热能可以在层之间快速传递。
石墨的热导率是金属的几倍，因此常被用作导热材料。
石墨散热片、石墨热沉等产品是应用石墨导热性能的典型例子。
3. 强度和刚性石墨的微观结构赋予其出色的力学性能。
石墨层之间的π键和层内的σ键使得石墨具有较好的强度和刚性。
石墨纤维、石墨复合材料等在航空航天、汽车等领域得到广泛应用，以提高材料的强度和刚性性能。
4. 高温稳定性石墨的高温稳定性是由其微观结构所决定的。
由于石墨的层之间相互作用较弱，层与层之间的结合强度较低，因此石墨在高温下表现出了较好的稳定性。
石墨化过程
石墨化过程一、石墨化的概念及意义石墨化是指将碳素材料在高温下转变为石墨的过程。
石墨具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性和机械强度等优良性能，因此被广泛应用于电子、化工、航空等领域。
而石墨化过程则是制备高品质石墨材料的关键步骤。
二、石墨化过程的分类根据不同的加工方式，石墨化过程可以分为两种类型：1. 热处理法：将碳素材料在高温下进行处理，使其逐渐转变为石墨。
2. 化学气相沉积法：通过在一定条件下使气体中的碳元素沉积在基底表面形成薄膜，再通过退火等方法得到高品质的石墨材料。
三、常见的热处理法1. 高温焙烧法：将碳素材料置于高温下进行长时间的焙烧，使其逐渐转变为结晶度较低的大块状或片层状结构。
2. 高压高温合成法：将碳素材料放置于高压高温环境下进行处理，使其逐渐转变为结晶度较高的细小石墨颗粒。
3. 化学气相沉积法：将碳素材料放置于特定的化学气体环境中，通过化学反应形成石墨薄膜。
四、常见的化学气相沉积法1. 热分解法：将有机物在高温下分解生成碳元素，再通过退火等方法得到石墨材料。
2. 化学气相沉积法：在特定的化学气体环境中，通过化学反应使气体中的碳元素沉积在基底表面形成石墨薄膜。
五、石墨化过程中需要注意的问题1. 温度控制：在石墨化过程中，需要严格控制加热温度和保持时间，以确保材料能够充分转变为石墨，并避免过度焙烧导致材料质量下降。
2. 气氛控制：在某些情况下，需要在特定的气氛下进行石墨化处理，以避免杂质等不良因素对产品质量产生影响。
3. 原料选择：石墨化过程中，原料的选择对产品质量有着重要的影响，应根据不同的加工要求和产品性能选择合适的原料。
六、石墨化过程的应用领域1. 电子行业：石墨材料具有良好的导电性和导热性，被广泛应用于电极、导线、散热片等电子元器件中。
2. 化工行业：石墨材料具有良好的耐腐蚀性和机械强度，被广泛应用于化工设备、管道等领域。
3. 航空航天行业：石墨材料具有轻质高强度等特点，被广泛应用于航空航天领域中的结构材料、导电材料等方面。
热处理对各向同性热解炭材料微观结构和 力学性能的影响
! + "# 材料及制备工艺 ! ! 采用化学气相沉积法 （ 234 ） 旋转基体稳态流 化床制备工艺， 在 & *## 6 下， 以丙烷为碳源， 氮气为 载气和稀释气体， 氧化铝空心球为床层粒子， 在高强 高密石墨基体表面沉积生成各向同性热解炭材料。 ! + !# 热处理 ! ! 热解炭材料在 & *## 6 沉积完毕后， 接着在沉积 装置内经 & ’%# 6 处理 & =， 空冷后， 将材料切为小块 试样， 分别在 " "## 6 、 " *## 6 、 " $## 6 下进行 & = 的 真空热处理。 ! + $ 力学性能 ! ! 采用三点弯曲实验和显微硬度实验。热解炭经 金刚石低速锯切割为 ( $$ . ) + % $$ . # + % $$ 的长 方体样品在 >% ?!@ 型纤维力学性能测试仪上进行 三点弯曲实验， 实验时样品放在模具中， 支点为直径 & $$ 的圆柱， 跨度为 ’ $$， 跨度与样品厚度之比为 &* 。加 载 头 运 动 速 率 为 &# $$ A $&,。 抗 弯 强 度 ［ $］ （!） 和弹性模量 （!） 根据如下公式计算 ： ) "# ， ! （&） !/ " $%" "#) !/ & ! （"） * $%" "
［ )， *］ 向同性热解炭涂层进行了较多的研究 ， 但对块
体各向同性热解炭作为机械密封材料的研究还处于 起步阶段， 亟需开展各向同性热解炭块体材料的制 备工艺、 性能与结构、 应用等方面的研究。 ! ! 热处理工艺能够改变炭材料的微观结构和力学 性能， 是调整炭材料结构和性能的主要工艺手段， 通 过控制热处理工艺， 可以得到不同用途的炭材料。
碳材料石墨化 pdf
碳材料石墨化碳材料石墨化石墨结构与性质石墨是一种由碳原子组成的二维材料，其晶体结构由六角形蜂窝状排列的碳原子组成。
石墨具有优异的导电、导热、耐腐蚀、抗磨损等性能，因此在能源、环保、医疗、信息等领域具有广泛的应用前景。
石墨的性质主要取决于其晶体结构，特别是层状结构和石墨烯的特性。
石墨化过程石墨化是指将非晶态碳材料转化为石墨结构的过程。
在石墨化过程中，碳原子通过重排和重组，形成有序的石墨晶体结构。
这个过程可以通过高温热处理、电化学方法、化学气相沉积等方法实现。
石墨化过程可以提高碳材料的导电、导热、力学等性能，是碳材料制备过程中的重要环节。
碳材料的石墨化许多碳材料，如炭黑、活性炭、碳纤维、纳米碳球等，都可以通过石墨化处理提高其性能。
石墨化处理可以显著提高碳材料的导电性和力学性能，同时还可以改善其化学稳定性和耐腐蚀性。
对于一些具有特殊用途的碳材料，如储能材料、电极材料、催化剂载体等，石墨化处理可以显著提高其性能。
石墨化材料的性能改善石墨化材料具有许多优异的性能，如高导电性、高导热性、高耐腐蚀性、高力学性能等。
这些性能的改善主要归功于石墨化的有序结构和高度结晶性。
在能源领域，石墨化材料可用于制造高性能电池、超级电容器、燃料电池等；在环保领域，石墨化材料可用于污水处理、空气净化等；在医疗领域，石墨化材料可用于药物载体、生物成像等。
石墨化材料的应用由于石墨化材料具有优异的性能，因此它们在许多领域都有广泛的应用。
以下是石墨化材料的一些主要应用领域：5.1 能源领域：石墨化材料因其高导电性和高热导率而被广泛应用于电池和超级电容器中。
它们是制造电动汽车、混合动力汽车和电子设备中使用的锂电池和超级电容器的关键材料。
此外，石墨化材料还被用于制造燃料电池中的电极和气体扩散层。
5.2 环保领域：石墨化材料具有优异的耐腐蚀性和化学稳定性，因此可用于污水处理和空气净化。
它们被用于制造高效过滤器和膜分离器，以去除水中的污染物和空气中的颗粒物。
石墨化CVI泡沫炭的结构和性能
第26卷 第3期Vol 126 No 13材 料 科 学 与 工 程 学 报Journal of Materials Science &Engineering 总第113期J un.2008文章编号:167322812(2008)0320365204石墨化CVI 泡沫炭的结构和性能王永刚,林雄超,杨慧君,张江松,许德平(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083) 【摘 要】 本文采用化学气相渗透技术(CV I )对泡沫炭进行复合处理,利用SEM 、XRD 等分析手段对石墨化样品进行了分析。
研究结果表明,CVI 热解炭在泡沫基体的沉积方式是:小颗粒积聚生长成为大颗粒,大颗粒不断接合,经石墨化处理后形成更加规则的结构。
石墨化CV I 泡沫炭相比原生石墨泡沫炭的电学和力学性能有很大提高,在350℃、2MPa 压力条件下制备的石墨化CV I 泡沫炭的电导率可以提高近0.9倍;在350℃、1MPa 压力条件下制备的石墨化CV I 泡沫炭的压缩强度增大近3.5倍。
因此,CV I 处理可以有效改善石墨泡沫炭的基体结构,提高石墨泡沫炭性能。
【关键词】 化学气相渗透;压缩强度;电导率;热解炭中图分类号:TB332 文献标识码:APerform ance of G raphitized CVI C arbon FoamsWANG Yong 2gang ,L IN Xiong 2chao ,YANG H ui 2jun ,ZHANG Jiang 2song ,XU De 2ping(School of Chemical and E nvironmental E ngineering ,China U niversity of Mining and T echnology ,B eijing 100083,China)【Abstract 】 Carbon foams treated with CV I (Chemical vapor infiltration )were graphitized and the SEM (Scan electronmicroscope )and XRD (X 2ray diff raction )were used to analyze the graphitized foam.The modes of granular pyrolytic carbon deposition were discussed.It indicates that :the mass original pyrolytic carbon grains depositing together grow to bigger and the bigger grains connect ceaselessly to form the anomalistic layer configuration.The results show that the conductance and mechanical performance of graphite foams treated with CV I were improved apparently.The conductance of CVI treated graphite foams (preparation condition 350℃,2MPa )increase almost 0.9times.The compressive strength of CV I treated graphite foams (preparation condition 350℃,1MPa )increase 3.5times.It was found that the CV I pyrolytic carbon ,with graphitization treatment ,amended the skeleton structure effectively and that availably improved the graphitized foams performance.【K ey w ords 】 chemical vapor infiltration ;compressive strength ;conductance ;pyrolytic carbon收稿日期:2007206215;修订日期:2007208230基金项目:国家自然科学基金资助项目(50274071)作者简介:王永刚(1960-),男,教授,博士生导师。
石墨电极的生产工艺流程和质量指标的及消耗原理
目录一、石墨电极的原料及制造工艺二、石墨电极的质量指标三、电炉炼钢简介及石墨电极的消耗机理石墨电极的原料及制造工艺●石墨电极是采用石油焦、针状焦为骨料，煤沥青为粘结剂,经过混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化、机械加工等一系列工艺过程生产出来的一种耐高温石墨质导电材料。
石墨电极是电炉炼钢的重要高温导电材料,通过石墨电极向电炉输入电能，利用电极端部和炉料之间引发电弧产生的高温作为热源，使炉料熔化进行炼钢。
其他一些冶炼黄磷、工业硅、磨料等材料的矿热炉也用石墨电极作为导电材料.利用石墨电极优良而特殊的物理化学性能，在其他工业部门也有广泛的用途。
生产石墨电极的原料有石油焦、针状焦和煤沥青●石油焦是石油渣油、石油沥青经焦化后得到的可燃固体产物。
色黑多孔，主要元素为碳，灰分含量很低，一般在0。
5％以下。
石油焦属于易石墨化炭一类，石油焦在化工、冶金等行业中有广泛的用途，是生产人造石墨制品及电解铝用炭素制品的主要原料。
●石油焦按热处理温度区分可分为生焦和煅烧焦两种，前者由延迟焦化所得的石油焦，含有大量的挥发分,机械强度低,煅烧焦是生焦经煅烧而得。
中国多数炼油厂只生产生焦，煅烧作业多在炭素厂内进行。
●石油焦按硫分的高低区分,可分为高硫焦（含硫 1.5%以上）、中硫焦（含硫0.5%—1.5％）、和低硫焦(含硫0.5%以下)三种，石墨电极及其它人造石墨制品生产一般使用低硫焦生产。
●针状焦是外观具有明显纤维状纹理、热膨胀系数特别低和很容易石墨化的一种优质焦炭，焦块破裂时能按纹理分裂成细长条状颗粒（长宽比一般在1。
75以上），在偏光显微镜下可观察到各向异性的纤维状结构，因而称之为针状焦。
●针状焦物理机械性质的各向异性十分明显，平行于颗粒长轴方向具有良好的导电导热性能，热膨胀系数较低,在挤压成型时，大部分颗粒的长轴按挤出方向排列。
因此，针状焦是制造高功率或超高功率石墨电极的关键原料，制成的石墨电极电阻率较低，热膨胀系数小，抗热震性能好.●针状焦分为以石油渣油为原料生产的油系针状焦和以精制煤沥青原料生产的煤系针状焦.●煤沥青是煤焦油深加工的主要产品之一。
热解石墨应用资料(Pyrolytic Graphite)
数值 2.15~2.22
数值
2×10-4 0.6 数值
382 2.8 0.5
3650
数值 80
130 116 80 20
单位 g/cm³
单位
Ω•cm Ω•cm 单位
W/m·℃ W/m·℃ μm/m·℃
℃
单位 Mpa
Mpa Mpa Mpa Gpa
方向 -
方向
ab c 方向
ab c ab
➢ MOCVD设备中，GaN外延生长用的石墨基座涂层。 ➢ 单晶硅外延生长用的石墨基座涂层，平板基座、圆形基座、
立体基座。 ➢ 单晶硅器件烧结炉用的石墨底盘涂层。 ➢ 石墨加热器上的表面涂层（平板加热器、圆形加热器、筒形
加热器等）。 ➢ 各种氧化物隧道窑中烧结用的石墨匣钵涂层。 ➢ 粉末冶金连续烧结用的石墨基座涂层。
PG靶材在石墨烯制备，医学治疗领域涌现了部分应用。
11 of 12
THANK YOU
-
方向 ab
ab c ab ab4 of 125 Nhomakorabea市场应用
5.1、热解石墨的市场应用—PG/PBN 加热器
PG/PBN加热器升温速率极快，并且放气率极低，这种加热材料是要求高真空、高温度和高纯度等半导 体工业和应用的理想加热材料。
产品应用 ➢半导体基体加热（MBE，MOCVD，PVD，CVD等） ➢超导体基体加热 ➢快速退火炉
稳定 性
可塑 性
抗热 震性
石墨及其制品具有高强耐酸性、抗腐蚀和耐高温3000℃以及耐低温-204℃等优良特性，被广泛的应 用在冶金、化工、石油化工、高能物理、航天、电子等方面。
1 of 12
2、“C”的分类
“C”碳
石墨微观结构
石墨微观结构一、引言石墨是一种重要的碳材料，其微观结构决定了其物理和化学性质。
本文将深入探讨石墨的微观结构，包括其晶体结构、层间距离、层间力以及电子结构等方面。
二、晶体结构1. 石墨的晶体结构是由六角形碳原子组成的平面六角网格。
2. 石墨中每个碳原子都与三个相邻的碳原子形成共价键，形成一个平面六角网格。
3. 由于碳原子之间的键长相等且角度相同，因此石墨具有高度对称性。
三、层间距离1. 石墨中相邻两个碳原子层之间的距离称为层间距离。
2. 层间距离决定了石墨材料的某些物理性质，如导电性和机械强度等。
3. 在石墨中，层间距离为0.335nm左右。
四、层间力1. 石墨中相邻两个碳原子层之间存在范德华力。
2. 范德华力是一种吸引力，它使得石墨层之间保持一定的距离。
3. 范德华力的大小与层间距离成反比。
五、电子结构1. 石墨中的碳原子形成了π键和σ键。
2. π键是一种松散的共价键，它是由相邻两个碳原子之间的p轨道形成的。
3. 石墨中的π键是平面六角网格中电子能带结构的结果。
4. 由于石墨中π键存在，因此石墨具有良好的导电性和导热性。
六、应用1. 石墨材料广泛应用于电池、催化剂、涂料等领域。
2. 石墨材料还可以用于制备石墨烯等新型碳材料。
3. 研究石墨微观结构对于探索新型碳材料具有重要意义。
七、总结本文深入探讨了石墨微观结构，包括晶体结构、层间距离、层间力以及电子结构等方面。
在应用方面，石墨材料具有广泛的应用前景，并且可以被用来制备新型碳材料。
在未来，对于石墨微观结构的深入研究将会推动碳材料领域的发展。
石墨烯热学性能及表征技术
石墨烯热学性能及表征技术河南清濮智慧化工科技有限公司河南省濮阳市 457000摘要：碳元素（C）是自然界中普遍存在的一种重要元素，它的电子轨道杂化（sp,sp2,sp3）杂化（sp,sp2,sp3)，这就导致了以碳作为唯一元素的同素异形体材料的各种形态。
零维碳单质材料是由 Kroto等于1985年找到的。
在这之后，第一个一维的碳单质碳奈米管被伊吉马在1991年发现。
从那时起，碳材料一直是材料科学领域的一个热门课题。
安德烈·吉姆和英国曼彻斯特大学的康斯坦丁·诺沃赛罗夫于2004年用一种简单的胶布剥离技术，得到了一种以sp2为单一原子的单晶碳单质石墨。
石墨烯的基本构造包括：零维富勒烯、一维碳纳米管、3D石墨等。
关键词：石墨烯；热学性能；表征技术一、石墨烯的结构与性能石墨是一种具有独特的碳基化合物，它是一种具有六方点阵蜂窝状的苯环的碳单质碳基，它具有很好的稳定性。
在一个完美的石墨体系中，每一个碳与邻近的碳原子都会有一个稳定的 signa键，而剩下的 p型电子，会沿着与石墨烯垂直的方向，在整个石墨烯的表面上，产生一个sp2型的p-键。
正因为如此，它才具有了类似于金属的性质，并且具有极好的传导能力。
这种单片的石墨烯，厚度仅为1个碳，大约0.335 nm，是迄今为止最轻的一种，它拥有许多其他的碳素都没有的优异性能。
石墨内部的碳分子间存在着很少的相互作用，因此在外部作用下，大面积的表面会产生相应的弯曲，从而保证了其稳定。
它是当今世上最坚固的材料，甚至超过了钻石。
石墨烯是世界上最薄、最坚固的物质，它具有2630平方米/克的理论比表面，同时具有非凡的热传导能力3000W/（m. K）、机械特性1060 GPa，在室温下具有高的电子移动能力。
石墨烯近乎全透明，仅能接受2.3%的光线。
此外，该方法还具备非局部性、量子力学和双极电场等优良性能。
二、石墨烯的制备方法石墨烯最初的制造是通过力学剥离技术进行的，近年来，石墨烯的生产工艺得到了改进，希望可以大规模生产出层数可控、面积大、质量好、成本低的高质量石墨烯。
石墨化的三个阶段
石墨化的三个阶段
石墨化是指将非石墨材料转变为石墨材料的过程，可以分为三个阶段：
1. 石墨化前期：在这个阶段，非石墨材料经过预处理，如碳化或石墨化前的热处理。
这个阶段的目的是使非石墨材料中的杂质被去除，同时改变非石墨材料的晶体结构，使其具备转变为石墨的潜力。
2. 石墨化中期：在这个阶段，经过石墨化前期处理的材料会经历高温处理，通常在2000-3000摄氏度的高温下进行。
在高温下，非石墨材料中的碳原子会重新排列，形成石墨结构。
这个阶段的目的是使非石墨材料完全转变为石墨材料，并且使其具备石墨的物理和化学性质。
3. 石墨化后期：在这个阶段，经过石墨化中期处理的材料会经过进一步的处理和加工，以获得所需的石墨制品。
这个阶段的目的是使石墨材料形成所需的形状和尺寸，如石墨块、石墨片、石墨粉等。
这些石墨制品可以用于各种应用领域，如电池、润滑剂、导热材料等。
总的来说，石墨化的三个阶段是石墨化前期、石墨化中期和石墨化后期，每个阶段都有不同的处理步骤和目的，以实现从非石墨材料到石墨材料的转变。
石墨分析报告
石墨分析报告1. 引言石墨是一种具有特殊结构和性质的碳材料，具有优良的导电性、热导性和力学性能。
它在各个领域都有广泛的应用，如电池、导电润滑剂、导热材料等。
本报告旨在通过对石墨的分析，探讨其特性和潜在应用。
2. 石墨的特性2.1 结构石墨由多层平行排列的碳原子构成，层与层之间通过范德华力相互作用力保持着一定的距离。
这种结构使得石墨具有层状结构，呈现出特殊的导电性和导热性。
2.2 导电性石墨的导电性是其最为重要的特性之一。
由于石墨中层与层之间只有弱的相互作用力，导致电子在层内自由移动。
这种自由移动的电子使得石墨具有优异的导电性能。
2.3 热导性石墨的层状结构也使其具有良好的热导性能。
层与层之间的范德华力相互作用力可以有效地传导热量，使得石墨在高温下具有出色的热导性。
3. 石墨的应用3.1 电池石墨在电池领域有着广泛的应用。
由于其优异的导电性和稳定性，石墨常被用作电池的负极材料。
石墨负极可以提供稳定的电子传输通道，同时具有较高的比表面积，能够提高电池的储能效率。
3.2 导热材料石墨的热导性能使其成为理想的导热材料。
在高温环境下，石墨能够有效地传导热量，保持设备的稳定运行温度。
因此，石墨在导热材料的领域有着广泛的应用。
3.3 导电润滑剂石墨的导电性和润滑性使其成为一种优秀的导电润滑剂。
石墨粉末可以添加到润滑油中，形成具有导电性的润滑膜，从而减少机械设备的摩擦和磨损。
4. 总结石墨作为一种特殊的碳材料，具有优良的导电性、热导性和力学性能。
在电池、导热材料和导电润滑剂等领域都有着广泛的应用。
通过对石墨的深入分析，我们可以更好地理解其特性和潜在的应用前景。
注：本报告使用Markdown文本格式输出，不含图片和网址，不涉及Ai和人工智能相关内容。
191114 石墨的微观结构及嵌锂机理
La石墨微晶径 La 1.77
向尺寸
100 * cos100
微晶片层数
Lc n＝
+1
d002
其中K=0.089，λ=1.54182Å，β002及β100为002和100峰的半高宽
石墨
1.3 层间距(d002)
石墨化度的计算 碳材料一般由石墨晶体和无定形区组成, 石墨晶体所占总体的
2 碳材料的分类
根据不同的方法分类
1.石墨化难易程度
石墨,软碳,硬碳
2.结晶程度
石墨化碳,无定形碳
3.堆积方式
HOPG,玻璃碳,碳纤维和炭黑
4.微观结构的对称性
无规取向,点对称,轴对称和面对称
石墨
2.1 石墨化难易程度分类
石墨
石墨具有导电性好,结晶度较高,具有良好的层状结构,适 合锂的嵌入-脱嵌.可分为人造石墨和天然石墨.
石墨的微观结构及嵌锂机理
概要
石墨的微观结构 碳材料分类 锂在石墨中的插入机理 典型石墨介绍
锂离子电池充放电原理
1.1 石墨的微观结构
石墨晶体:
C=C双键组成六方形结构,构成一 个平面(墨片面),这些面相互堆积就 成为了石墨晶体.
面内: SP2杂化大π键，键合能345kJ/mol. 层间：范德华力，键合能 16.7kJ/mol
石墨
1.7 碳化过程和石墨化过程
碳化过程 沃克指出：“自有机物前驱体出发，通过热处理使前者转化
成具有可被控制的微晶排列的碳固体，这一知识乃是碳素材料科 学的核心。正是特定原料的经历碳化以后所生成的碳固体的结构 决定碳材料的各种物理和化学性质以及它们的应用方向。”
脱H,O及其它元素的过程. 碳化机理依碳化所处的相态分为： 气相碳化、液相碳化和固相碳化 中间相炭微球的制备是采用液相碳化过程
石墨化概述
石墨化概述1、原料由于含碳物质原来的化学组成、分子结构的不同，碳化后这些原子团的聚集状态也不一样。
易石墨化的程度也就不同。
一般以内部结构是平行定向堆积，还是杂乱交错堆积来区分原料石墨化的难易程度。
例如象无烟煤、石油焦、针状焦、利用中间相小球体制造成的定向焦等，由于在它们内部，大原子团的堆积大致都是平行定向的，交叉连结很少，所以它们属易于石墨化焦。
相反，象糖碳，碳黑等，由于它们内部结构的聚集是杂乱的，取向不定，再加之这些材料多微孔，含有大量的氧及氢氧团，所以它们就难于石墨化。
介于以上两种情况之间的有沥青焦，冶金焦等。
沥青焦的原材料是经过氧化的高温沥青，含氧较多，故内部结构中交叉连结也比较多，冶金焦是含有多种有机物的烟煤的产物，微孔特别发达，交叉连结很多。
沥青焦较比石油焦难石墨化，但比冶金焦要易石墨化，所以有的人将沥青焦也列为易石墨化碳的行列中。
图1-2 碳的微观结构示意图--易石墨化碳 2---难石墨化碳 3---介于两者之间在石墨制品生产中，选择易石墨化的原料是生产好制品的先决条件，在同样的热处理温度下，易石墨化碳更容易转变成为石墨晶体。
因此，高功率、和超高功率电极都加入一定比例或全部采用针状焦来生产，必须指出的是，由于各种原料的石墨化难易程度不同，他们的石墨化温度以及在一定温度下所能达到的石墨化度也是不同的。
经过进一步研究发现，就是同属于一个系列的易石墨化碳，比如石油焦系列，或针状焦系列。
由于产地等因素的不同，造成其组分有差异，易石墨化的程度也就略有不同，主要是受硫等杂质含量的影响。
硫是对石墨化影响最大的杂质。
一方面，硫在石墨化过程中以硫化物的形式溢出，使制品产生气涨现象，易使制品产生裂纹。
另一方面，硫等这些杂质在石墨化过程中，元素中的原子会不同程度地侵入碳原子的点阵中，并在碳原子的点阵中占据位置，造成石墨晶格缺陷，使制品的石墨化程度降低。
2、温度及高温下的停留时间高温是碳转变成石墨的主要外界条件。
石墨分子结构
石墨分子结构石墨是一种由碳原子构成的晶体，其分子结构非常特殊。
在石墨中，碳原子以sp²杂化的方式与相邻的三个碳原子结合，形成一个平面六边形网状结构。
每个碳原子都参与了三个这样的六边形，形成一个高度稳定的结构。
石墨的分子结构可以被视为一种层状结构，其中每一层都是由无数个这样的六边形网状结构组成。
这些层之间通过较弱的范德华力相互作用，使得石墨具有良好的润滑性质。
此外，每一层中的碳原子之间的共价键非常强，使得石墨具有很高的热稳定性和化学稳定性。
从电子结构的角度来看，石墨的分子结构也具有很高的稳定性。
在石墨中，每个碳原子都有一个未成对的电子，这些未成对的电子形成了π键，使得石墨具有优异的导电和导热性能。
此外，由于石墨的分子结构非常对称，其声子传播速度也非常高，使得石墨具有良好的热导率。
值得一提的是，石墨的分子结构与金刚石类似，但是它们的物理性质却有很大的不同。
这是因为金刚石中的碳原子是sp³杂化的，形成了四面体结构，而石墨中的碳原子是sp²杂化的，形成了平面六边形网状结构。
这种不同的杂化方式导致了金刚石和石墨在物理性质上的巨大差异。
在实际应用中，石墨的分子结构也发挥了重要的作用。
由于石墨具有很高的热稳定性和化学稳定性，它可以用于高温和化学腐蚀环境下的润滑剂和密封材料。
此外，由于石墨具有优异的导电和导热性能，它可以用于制造电极、半导体器件和散热器等电子器件。
总之，石墨的分子结构非常特殊，具有高度的稳定性和独特的物理性质。
这种分子结构使得石墨在许多领域都有着广泛的应用前景。
随着科技的不断进步，石墨的应用领域还将不断扩大，为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
石墨化热处理过程中石墨制品的微观结构分析和理化性能表征
作者：李雷
来源：《科学与财富》2020年第05期
摘要：石墨化是石墨制品生产工艺过程中热处理的主要工序之一。
以焙烧和浸渍后的样品为原料，在感应石墨化炉内进行高温热处理，考察焙烧样品经石墨化热处理后的组织结构和理化性能。
关键词：焙烧样品;石墨化制品;热处理
一、石墨化工艺
1、装炉方式的选择。
石墨化炉生产工艺过程中，合理的装炉方式是制品石墨化的保障。
制品采用立装法还是卧装法，是正装还是错装，都要根据制品的品种、规格、质量标准及设备的工艺参数来确定，以保证制品在炉芯内的受热相对均匀，以减小热应力，减少制品在石墨化过程中裂纹。
对于大规格的制品，采用错位装炉方式，可以减少制品裂纹，石墨化效果好。
对于石墨化裂纹废品率高，质量不稳定的制品，也可以采取炉芯均流措施。
2、确定合理的通电制度。
石墨化炉芯的温度是采用定功率配电的功率曲线来控制的，正确合理地制定和运用石墨化炉通电制度，对于提高成品率、节约能源、缩短制品石墨化周期，都有十分重要的意义。
石墨化炉通电制度的确定，不仅要考虑到炉型结构、制品品种规格、质量信息、电阻料、保温效果、配电系统的参数等方面的因素，更重要的是符合制品在石墨化炉内不同阶段对温升速度的不同要求。
对于石墨化质量不稳定的制品，更要严控温升阶段的炉芯温度上升速度，以避免温升过快使制品产生裂纹，这时对送电曲线的上升功率要做适当调整，形成“快—慢—慢—快”的四阶段功率送电曲线。
二、实验
1、材料。
本实验所采用的主要原料是煅后石油焦和煤沥青，这些原料均来源于云南某电解铝厂，其主要成分如表所示。
实验中石墨化处理所用的压坯是经过提纯、混捏+ 轧片、成型、焙烧+ 浸渍等工序处理后的样品，以下简称焙烧样品，焙烧样品的XRD 分析结果如图所示。
从图可知，图中的衍射峰比较杂亂无章，证明样品中的碳处于非晶态，从整个XRD 衍射图得知，样品呈现出杂乱结构，没有相应的特征衍射峰出现，26°附近出现了较强的衍射峰，同时45°附近还出现了一个小峰，这主要原因是由于焙烧制品在未石墨化处理前的碳结构属于非晶态的无定型碳，这种状态处于一种热力学上所描述的亚稳态结构，由于这种无定型碳不具备晶态结构相应的规则排列，因此不会出现晶态物质特征的相干衍射，因此样品检测出现的特征衍射峰强度很小. 其主要原因是这类无定型物质的结构主要由一些微晶组成，这些微晶的结构排列杂乱无章的，形成了“长程无序，短程有序”的物质结构. 通过石墨化处理后方可将这种形态转变成为有序的三维结构。
2、石墨化实验。
实验设备Φ500 型真空感应高温石墨化炉，设备主体主要由炉体、电源系统、气体供应系统、真空系统、冷却系统等组成，样品置于石墨化炉内的平台上，多次反复进行抽真空与充惰性气体的操作，尽可能使炉体内的氧气排出，控制石墨化炉的升降温程序，使焙烧样品进行碳结构转变，实验结束后，对制品进行各项理化性能表征和结构分析，石墨制
品的微观结构用SEM 图来分析，石墨化度采用XRD 进行表征[1]，真密度、电阻率、抗压强度、抗折强度、弹性模量、显气孔率、洛氏硬度等相关理化参数均可根据相关国标进行测定。
三、结果与讨论
1、微观结构分析。
焙烧样品石墨化处理SEM图所示
从图可知，实验样品的颗粒绝大部分为纤维状和片状碳结构，这些颗粒在堆积过程中形成了孔洞结构，这些孔洞结构的孔径大小不同，从几微米到十几微米不等，且以小孔洞存在居多，同时出现了少部分孔径较大的异常孔洞，孔洞的形成主要是在样品焙烧过程中煤沥青发生了大量的缩合反应，以致样品内部的各种元素相互作用后产生大量的气体，这些气体从焙烧样品中逸出，从而在焙烧样品的各个部位形成大量的空隙和气孔，焙烧样品在经过2800 ℃石墨化后，其微观结构发生明显的变化，焙烧样品经过石墨化处理后，样品的致密度大幅下降，空隙和气孔也明显下降，孔洞尺寸更加细小且分布更加均匀，纤维状装结构明显减少，而层片状结构增加不少。
2、焙烧样品的石墨化程度表征
根据图的XRD图谱，通过测定g 参数来近似估算产品石墨化程度，计算需要采用CuKα作为X 射线源时，X 射线波长λ 为0.154 nm.根据图XRD 图谱提供的（ 002）特征峰2θ角，采用（2d002 sinθ = λ）计算出相应的面间距d002，将这些结果代入Merring-Maire 公式：
就可以近似计算出产品达到的石墨化程度、计算过程及结果如下：
通过计算结果得知，当2θ不断增大时，d002值会逐渐减小，其数值越来越接近理论石墨结构（层间距为0.335 4nm），从而可以得出所计算得到的石墨化度越大. 因此计算结果可以表明无序排列的乱层结构向具有明显特征的石墨结构转变的越完全。
3、制品的电阻率。
电阻率与石墨化度之间的关系，随着石墨化度的不断升高，室温下样品的电阻率呈现下降的趋势，即导电性能不断升高，石墨基炭材料是以网面型的六角碳结构存在，由于石墨结构的多样性导致其在层平面内移动电子的性质具备明显的多样性，分析其原因，主要是室温下，随着石墨化度的增加，层间距d002减小，作为影响炭材料导电性的主要因素，晶界的载流子浓度增大，同时晶体晶界有序性提高，散射作用减弱，从而使得样品的电导率升高，即样品的电阻率降低[1]，不断增大的载流子浓度和不断减弱的晶界散射共同作用，从而导致电阻率随石墨化度的升高而下降。
结论：焙烧样品经过石墨化热处理后，其组织结构和成分都发生明显改变，制品结构由无序杂乱的非晶态结构转为具有明显特征的三维石墨结构。
样品中碳元素含量得到进一步提高，氧、硫等杂质元素经过石墨化后很大部分以气化的形式逸出，样品得到了进一步提纯。
参考文献：
[1] 李崇俊，马伯信，霍肖旭.炭/炭复合材料石墨化度的表征[J].新型炭材料，2017， 14（ 1）.
[2] 谢一龙.石油焦炭素作为锂离子电池负极材料的改性研究[D].济南大学，2018.。