Способ получения пенографита



Способ получения пенографита
Способ получения пенографита
Способ получения пенографита
Способ получения пенографита
Способ получения пенографита
Способ получения пенографита
Способ получения пенографита

 


Владельцы патента RU 2456235:

Учреждение Российской академии наук Институт углехимии и химического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (RU)
Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН (RU)

Изобретение относится к технологии углеграфитовых материалов и может быть использовано при изготовлении гибкой фольги, анодных масс алюминиевых электролизеров, уплотняющих прокладок, в качестве сорбентов для очистки воды, сбора нефтепродуктов. Терморасширенный графит или пенографит смешивают с каменноугольным пеком. В исходную шихту вводят добавку ферросилиция и добавку соединения железа, или кобальта, или никеля, или их смесей. Приготовленную шихту засыпают в тигель с притертой крышкой и помещают в муфельную печь. Проводят каталитическую графитацию при температуре 600-1000°С в среде отходящих газов или инертной среде. Тигель вынимают из печи и охлаждают. Рассчитывают выход полученного пенографита. Изобретение позволяет снизить температуру графитации и исключить образование и выделение бензпирена. 2 з.п. ф-лы, 7 ил., 16 пр.

 

Изобретение относится к технологии углеграфитовых материалов, в частности к получению пенографита, который может быть использован при изготовлении гибкой фольги, анодных масс алюминиевых электролизеров, уплотняющих прокладок, в качестве сорбентов для очистки воды, сбора нефтепродуктов и т.п.

Предшествующий уровень техники

Известны различные способы получения пенографита путем различных методов окисления графита, в том числе путем электрохимической обработки графитовых частиц в водном растворе азотной кислоты, промывки водой, сушки и термообработки. Электрохимическую обработку ведут при постоянном анодном потенциале с сообщением электричества не менее 50 мА·ч/г графита в одну или несколько стадий в водном растворе азотной кислоты с концентрацией 20-58% (RU 2233794 С1 от 14.07.2003). Полученный пенографит характеризуется однородной структурой, насыпной плотностью 1,0-5,0 г/л и температурой вспенивания 150-900°С. Известны способы получения пенографита из окисленного графита в устройствах с газовыми горелками, в соответствии с которыми топливный газ сжигается в газовой горелке, смешивается с воздухом и окисленным графитом. При этом сжигание газа и его смешивание с окисленным графитом может происходить в устройстве инжекторного типа (RU 2240282 С1 от 25.11.2003), за счет которого повышается интенсивность теплообмена, что повышает качество пенографита.

Недостатком рассмотренных прототипов является использование графита как исходного сырья с последующими его различными обработками, о которых говорилось выше.

Предлагаемое изобретение позволяет отказаться от графита как исходного сырья и предлагает для этого использовать каменноугольный пек, который, как известно, не имеет никакого отношения к графиту. Процесс кристаллизации (графитации) проводится одновременно с пенообразованием, т.е. при низкой температуре, что исключает возможное выделение в окружающую среду бензпирена, который, как будет показано далее, всегда находится в каменноугольном пеке, несмотря на всевозможные попытки облагородить пек.

Физический процесс графитация (кристаллизация), по мнению отдельных авторов, делится на гомогенную и гетерогенную. Графитация «неграфитируемых углеродных материалов» или трудно графитируемых материалов относится к гетерогенной. Дело в том, что «неграфитируемых углеродных материалов» не существует и любой углеродный материал может быть прографитирован. Труднографитируемые материалы требуют нагрева до 3000-3200°С (сначала происходит испарение углерода, а потом его конденсация) и предварительного значительного уплотнения исходного вещества (сажа, древесный уголь). Легкографитируемые материалы графитируются в интервале 2200-2800°С (В.Н.Крылов, Ю.Н.Вильк. Углеграфитовые материалы и их применение в химической промышленности. Химия, 1965, 148 с.). Температуру графитации можно понизить, например, до 1900°С, используя для этого в качестве катализатора 1-3% масс. ванадия (Е.В.Новиков, Е.А.Беленков, Е.М.Байтингер. Влияние добавок оксида ванадия на процесс графитации коксопековых углеродных материалов. Известия Челябинского научного центра, вып.3 (16), 2002, С.30-35). Использование наночастиц различных металлов позволяет еще больше снизить температуру кристаллизации углеродного материала.

В заявке US 2007/0265162, Nov.15, 2007 описан способ синтеза наноструктурного углеродного материала из углеродного предшественника (ароматическое вещество, состоящее из одного или двух колец, и имеющее функциональные группы - COOH, C=O, OH, C=C, SO3, NH2, SOH, N=C=O) с использованием каталитических темплатных наночастиц. Углеродные наноструктуры образуются вокруг множества наночастиц, используемых в качестве основы. Каталитические наночастицы работают и как центры зародышеобразования углеродной наноструктуры, и как катализаторы во время карбонизации и/или полимеризации углеродного предшественника. Получаемый наноструктурный углеродный материал обладает высокой удельной поверхностью, высокой пористостью и высокой степенью графитизации. В общем случае способ состоит из 4 стадий:

1 - формирование наночастиц металла. С этой целью порошок металла (железо, кобальт, никель и др.), кислоту (лимонная) и воду перемешивают в течение 7 дней.

2 - формирование промежуточных углеродных нанострутур, где подготовленный на первой стадии раствор смешивают с предшественником (ароматическое вещество, состоящее из одного или двух колец, и имеющее функциональные группы - COOH, C=O, OH, C=C, SO3, NH2, SOH, N=C=O) и полученную пасту подвергают полимеризации при 80-90°С в течение 3,5 ч.

3 - карбонизация промежуточных углеродных нанострутур с образованием комбинированной наноструктуры, в ходе которой продукт второй стадии отфильтровывают, сушат и карбонизуют в токе азота при 1150°С в течение 3 ч или при 850°С в течение 4 ч.

4 - удаление наночастиц металла из комбинированной наноструктуры, где композитную смесь обрабатывают последовательно HNO3 в течение 6-8 ч, смесью H2O/H2SO4/KMnO4 при 90°С в течение 3 ч и водой с последующей сушкой.

Формирование наночастиц металла реализуется при использовании диспергирующего агента (это органическая молекула, в составе которой имеются одна или более функциональных групп). Молекула диспергирующего агента образует комплекс с атомами катализатора. При смешивании с углеродным предшественником наночастицы металла обеспечивают места зародышеобразования, где процессы карбонизации и/или полимеризации могут начинаться или развиваться. Двойственная роль наночастиц металла позволяет обойтись без раздельного добавления темплатных наночастиц и катализатора, что исключает нежелательное функционирование атомов катализатора как центров зародышеобразования и обеспечивает образование однородной углеродной наноструктуры. То есть предполагается, что благодаря образованию комплекса наночастицы металла с предшественником при последующей карбонизации при температуре 850-1150°С происходит кристаллизация наночастиц углеродного материала.

В заявке US 2005/0008562, Jan. 13, 2005 описан способ синтеза кристаллического наноструктурного углеродного материала с высокой удельной поверхностью. На первой стадии углеродный предшественник перемешивают с солями переходных металлов и оксидом неорганических материалов. Предшественником могут выступать резорцин-формальдегид, фенол-формальдегид, фенольная смола, меламин-формальдегид, полифурфуриловый спирт, полиакрилонитрил, сахароза, полипиррол, полидивинилбензол и нефтяной пек. В качестве солей можно использовать соединения, которые состоят из катионов металлов (Fe, Co, Ni, Mo, V, Y, Zr, Nb, Li, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Cu, Zn, Ga, Ge, As, In, Sn, Sb, La, Hf, Ta, W) и анионов (CH3COO-, CH3COCH=CO-CH3, F-, Cl-, Br-, , , , COO-, , RO-). В качестве оксидов неорганических материалов можно использовать SiO2, Al2O3, TiO2, CeO2, ZrO2, SnO2, Y2O3. Составляющие берут в таких количествах, что соотношение предшественник:соль составляет 20:1-1:2, а соотношение предшественник:оксид составляет 20:1-1:2.

На второй стадии получают наностуктурный композит, для чего исходную смесь подвергают графитизации в атмосфере инертного газа при температуре 300-2500°С в течение 0.1-50 ч.

На третьей стадии из наностуктурного композита вытравливают оксиды неорганических материалов. Обработка может производиться HF, NaOH, KOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, LiOH концентрацией 0.01-10 М при температуре 10-300°С.

На четвертой, заключительной стадии, проводят кислотную обработку и получают наноструктурный углеродный материал. Обработка может производиться HCl, HNO3, H2SO4, HF, H3PO4, CH3COOH концентрацией 0.01-10 М при температуре 10-300°С.

В качестве примера приводится синтез, где смесь, состоящую из воды, соли кобальта, соли никеля, резорцина, формальдегида и кварца, хорошо перемешивали, выдерживали при 85°С в течение 3 ч и подвергали графитизации в токе азота при 900°С в течение 3 ч. Наноструктурный углеродный материал получают после перемешивания композита с 3 М NaOH в течение 3 ч для удаления частиц кварца и последующей промывки с 2.5 М HNO3 в течение 1 ч для удаления металлических частиц.

Как следует из приведенных патентов использование солей, оксидов различных переходных металлов, в том числе в виде наночастиц этих металлов, позволяет значительно снизить температуру графитации углеродного материала с целью получения наночастиц графита, обладающих большой удельной поверхностью. Присутствие наночастиц графита демонстрируется спектрами РФА и фотографиями электронной микроскопии, демонстрирующими упаковку графитовых пачек.

Нами решается задача, где одновременно с пенообразованием осуществляется каталитическая кристаллизация (графитация) углеродного пека в присутствии терморасширенного графита. Процесс проводится при температуре 600-1000°С в инертной среде или среде отходящих газов (восстановительная среда). Полученный материал представляет пенографит, из которого прессованием можно получать изделия необходимой формы и размеров.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

В качестве катализатора (затравки) используется терморасширенный графит или пенографит в количестве от 1 до 15% масс., который смешивается с каменноугольным пеком. Для связывания бензпирена используются добавка ферросилиция в количестве 2-6% от массы используемого пека и добавка соединения железа, или кобальта, или никеля, или их смесей в количестве 0,2-0,9% масс. в пересчете на металл. Приготовленный образец засыпается в тигель с притертой крышкой и помещается в муфельную печь. Печь нагревается в выбранном интервале 600-1000°С в течение установленного времени. По истечении установленного времени тигель вынимается из печи и охлаждается на воздухе в эксикаторе при комнатной температуре. После охлаждения тигель взвешивается для расчета показателя "Выход пенографита" K=(Pкарбон/Pисх)·100%, где Pисх и Pкарбон - масса образца до и после карбонизации, соответственно.

Рентгеновские исследования проводились на дифрактометре URD-6 с излучением CuKα. Спектры РФА полученных образцов пенографита очень похожи, состоят из графитовой составляющей и примеси турбостратного углерода, которые представлены на Фиг.1. По стандартной программе оценивалось соотношение графит/турбостратный углерод, которое приводится почти для каждого примера.

Термический анализ процесса пиролиза проводился на синхронном термоанализаторе STA 409 PG (или STA 449 PG) с квадрупольным масс-спектрометром Aeolos QMS 403C. Скорость нагрева навески образца (30-40 мг) составляла 10 К/мин, нагрев осуществляли в атмосфере гелия, в качестве эталона использовали прокаленный оксид алюминия.

Температурную зависимость проводимости образцов измеряли четырехконтактным методом в интервале температур 4,2-300 К. Исследуемые образцы запрессовывали в ампулу. Контакты к ампуле подводили серебряной проволокой диаметром 0,1 мм. Проводимость углеродного материала при 300 К (см. Фиг.2) может достигать проводимости кристаллического графита (см. Фиг.3).

В состав каменноугольного пека входит бензпирен, который представляет конденсированный пятиядерный ароматический цикл, проявляющий сильную канцерогенную активность. Например, как отмечается в книге В.А.Привалов, М.А.Степаненко, «Каменноугольный пек», М.: Металлургия, 1981, с.38, при анализе двух проб каменноугольного пека на содержание пятичленных ароматических циклов, имеющих молекулярную массу 252 г, содержание бензпирена составило 9,8 и 8,4% масс., а пирелена - 2,3 и 1,8% масс., соответственно. Пирелен не проявляет канцерогенных свойств.

На Фиг.4 представлена зависимость потери массы от температуры (кривая TG), а также температурные зависимости интенсивности сигнала квадрупольного масс-спектрометра для фрагментов с m/z 113 и 126, представляющих наиболее характерные осколки бензпирена, выделяющихся в ходе пиролиза каменноугольного пека (примеры 1-6). Следует отметить, что полученные результаты подтверждают данные В.А.Привалова и М.А.Степаненко о наличие бензпирена в исходном каменноугольном пеке, который выделяется при пиролизе в интервале температур 125-350°С. Кроме того, в процессе пиролиза каменноугольного пека при температуре 400-550°С образуется бензпирен. То есть в результате пиролиза каменноугольного пека в атмосферу реактора выделяется значительно больше бензпирена, чем его было в исходном пеке.

На Фиг.5 представлена зависимость потери массы от температуры (кривая TG), а также температурные зависимости интенсивности сигнала квадрупольного масс-спектрометра для фрагментов с m/z 113 и 126, представляющих наиболее характерные осколки бензпирена, выделяющихся в ходе пиролиза каменноугольного пека в присутствии добавки катализатора (наночастиц кобальта, или никеля, или железа, или их смеси). Следует отметить, что на Фиг.5 в интервале температур 125-250°С выделяется бензпирен, который присутствует в пеке, а бензпирен, который образуется в процессе дальнейшего пиролиза пека, - отсутствует. Аналогичная картина наблюдается и при использовании наночастиц никеля и железа (примеры 7-12).

Это позволяет утверждать, что наночастицы 3d-металлов в процессе пиролиза каменноугольного пека препятствуют образованию бензпирена при каталитическом синтезе пенографита из каменноугольного пека, но не связывают бензпирен, который присутствовал в пеке.

На Фиг.6 показаны зависимости интенсивности сигнала квадрупольного масс-спектрометра для фрагментов с m/z 113 и 126, представляющих наиболее характерные осколки бензпирена, выделяющихся в ходе пиролиза каменноугольного пека в присутствии навески ферросилиция (производства Новокузнецкого завода ферросплавов), используемого в качестве катализатора (пример 14). Следует отметить, что в этом случае в интервале температур 125-350°С отсутствуют следы бензпирена, а появляются в интервале температур 400-550°С, когда основная масса пека подвергается пиролизу.

Таким образом, использование добавок наночастиц 3d-металла и ферросилиция позволяет практически полностью подавить выделение бензпирена в процессе пиролиза каменноугольного пека (примеры 15, 16). На Фиг.7 приведены кривые TG, DSC термоанализатора STA 449, из которых видно, что процесс пиролиза пека протекает, а увеличение интенсивности сигнала квадрупольного масс-спектрометра для фрагментов с m/z 113 и 126, представляющих бензпирен, не наблюдается, по сравнению с тем, как это было на Фиг.4, 5, 6.

Представленные данные позволяют утверждать, что использование добавок наночастиц 3d-металла и ферросилиция полностью подавляет выделение бензпирена в атмосферу реактора с одной стороны, а с другой увеличивает выход углеродного остатка за счет связанного бензпирена.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Навеска 4,8787 г среднетемпературного пека ОАО «Алтай Кокс» смешивалась с навеской 0,5421 г терморасширенного графита (удельная поверхность по БЭТ S=68,7 м2/г), помещалась в тигель с притертой крышкой, который помещался в стандартную муфельную печь. Тигель в печи постепенно нагревался до 900°С и выдерживался при этой температуре 10 мин. После этого тигель переносился из печи в эксикатор и охлаждался на воздухе до комнатной температуры. Выход пенографита 49,7%. По РФА соотношение графит/турбостратный углерод составляет 0,94.

Часть этой смеси (35 мг) бралась для анализа на синхронном термоанализаторе STA 409 с квадрупольным масс-спектрометром. Кривые квадрупольного масс-спектрометра распределения осколков масс с m/z 113, 126, представляющих наиболее характерные осколки бензпирена, выделяющихся в зависимости от температуры пиролиза представлены на Фиг.4.

Пример 2. Навеска 4,8787 г среднетемпературного пека ОАО «Алтай Кокс» смешивалась с навеской 0,5421 г терморасширенного графита (удельная поверхность по БЭТ S=68,7 м2/г), помещалась в тигель с притертой крышкой, который помещался в стандартную муфельную печь. Тигель в печи постепенно нагревался до 600°С и выдерживался при этой температуре 180 мин. После этого тигель переносился из печи в эксикатор и охлаждался на воздухе до комнатной температуры. Выход пенографита 51%. По РФА соотношение графит/турбостратный углерод составляет 1,19.

Пример 3. Навеска 5,5124 г среднетемпературного пека ОАО «Алтай Кокс» смешивалась с навеской 0,6424 г терморасширенного графита (удельная поверхность по БЭТ S=19,9 м2/г), помещалась в тигель с притертой крышкой, который помещался в стандартную муфельную печь. Тигель в печи постепенно нагревался до 600°С и выдерживался при этой температуре 320 мин. После этого тигель переносился из печи в эксикатор и охлаждался на воздухе до комнатной температуры. Выход пенографита 52%. По РФА соотношение графит/турбостратный углерод составляет 2,24.

Пример 4. Навеска 4,1963 г среднетемпературного пека ОАО «Алтай Кокс» смешивалась с навеской 0,4754 терморасширенного графита (удельная поверхность по БЭТ S=10,8 м2/г), помещалась в тигель с притертой крышкой, который помещался в стандартную муфельную печь. Тигель в печи постепенно нагревался до 600°С и выдерживался при этой температуре 320 мин. После этого тигель переносился из печи в эксикатор и охлаждался на воздухе до комнатной температуры. Выход пенографита 58%. По РФА соотношение графит/турбостратный углерод составляет 0,58.

Пример 5. Навеска 4,9452 г среднетемпературного пека ОАО «Алтай Кокс» смешивалась с навеской 0,3026 г терморасширенного графита (удельная поверхность по БЭТ S=19,9 м2/г), помещалась в тигель с притертой крышкой, который помещался в стандартную муфельную печь. Тигель в печи постепенно нагревался до 900°С в течение 360 минут и выдерживался при этой температуре еще 10 мин. После этого тигель переносился из печи в эксикатор и охлаждался на воздухе до комнатной температуры. Выход пенографита 50%. По РФА соотношение графит/турбостратный углерод составляет 0,66.

Пример 6. Навеска 4,9452 г среднетемпературного пека ОАО «Алтай Кокс» смешивалась с навеской 0,3026 г терморасширенного графита (удельная поверхность по БЭТ S=19,9 м2/г), помещалась в тигель с притертой крышкой, который помещался в стандартную муфельную печь. Тигель в печи постепенно нагревался до 600°С и выдерживался при этой температуре 180 минут. После этого тигель переносился из печи в эксикатор и охлаждался на воздухе до комнатной температуры. Выход пенографита 50%. По РФА соотношение графит/турбостратный углерод составляет 0,77.

Пример 7. Навеска 5,0030 г среднетемпературного пека ОАО «Алтай Кокс» смешивалась с навеской 0,5964 г пенографита (удельная поверхность по БЭТ S=11,9 м2/г), содержащего 0,0288 г наночастиц никеля (0), помещалась в тигель с притертой крышкой, который помещался в стандартную муфельную печь. Тигель в печи постепенно нагревался до 900°С и выдерживался при этой температуре 10 мин. После этого тигель переносился из печи в эксикатор и охлаждался на воздухе до комнатной температуры. Выход пенографита 52%. По РФА соотношение графит/турбостратный углерод составляет 0,71.

Часть этой смеси (30 мг) бралась для анализа на синхронном термоанализаторе SТА 409 с квадрупольным масс-спектрометром. Кривые квадрупольного масс-спектрометра распределения осколков масс с m/z 113, 126, представляющих наиболее характерные осколки бензпирена, выделяющихся в зависимости от температуры пиролиза, представлены на Фиг.5.

Пример 8. Навеска 5,0330 г высокотемпературного пека ОАО «Кемерово Кокс» смешивалась с навеской 0,6064 г терморасширенного графита, содержащего 0,0278 г наночастиц никеля (0), помещалась в тигель с притертой крышкой, который помещался в стандартную муфельную печь. Тигель в печи постепенно нагревался до 600°С и выдерживался при этой температуре 320 мин. После этого тигель переносился из печи в эксикатор и охлаждался на воздухе до комнатной температуры. Выход пенографита 62%. По РФА соотношение графит/турбостратный углерод составляет 1,5.

Пример 9. Навеска 5,0130 г высокотемпературного пека ОАО «Кемерово Кокс» смешивалась с навеской 0,6004 г терморасширенного графита, содержащего 0,0268 г наночастиц кобальта (0), помещалась в тигель с притертой крышкой, который помещался в стандартную муфельную печь. Тигель в печи постепенно нагревался до 900°С и выдерживался при этой температуре 10 мин. После этого тигель переносился из печи в эксикатор и охлаждался на воздухе до комнатной температуры. Выход пенографита 55%. По РФА соотношение графит/турбостратный углерод составляет 0,78.

Пример 10. Навеска 5,0030 г среднетемпературного пека ОАО «Алтай Кокс» смешивалась с навеской 0,5969 г терморасширенного графита, содержащего 0,0288 г наночастиц железа (0), помещалась в тигель с притертой крышкой, который помещался в стандартную муфельную печь. Тигель в печи постепенно нагревался до 900°С и выдерживался при этой температуре 10 мин. После этого тигель переносился из печи в эксикатор и охлаждался на воздухе до комнатной температуры. Выход пенографита 53%. По РФА соотношение графит/турбостратный углерод составляет 0,71.

Пример 11. Навеска 5,0230 г высокотемпературного пека ОАО «Кемерово Кокс» смешивалась с навеской 0,3004 г пенографита, содержащего 0,0140 г наночастиц никеля (0), и навеской 0,3035 г кокса, содержащего 0,0146 г наночастиц железа (0), помещалась в тигель с притертой крышкой, который помещался в стандартную муфельную печь. Тигель в печи постепенно нагревался до 900°С и выдерживался при этой температуре 10 мин. После этого тигель переносился из печи в эксикатор и охлаждался на воздухе до комнатной температуры. Выход пенографита 52%. По РФА соотношение графит/турбостратный углерод составляет 0,71.

Пример 12. Навеска 5,0130 г среднетемпературного пека ОАО «Алтай Кокс» смешивалась с навеской 0,3010 г терморасширенного графита, содержащего 0,0140 г наночастиц железа (0), и навеской 0,3015 г кокса, содержащего 0,0140 г наночастиц никеля (0), помещалась в тигель с притертой крышкой, который помещался в стандартную муфельную печь. Тигель в печи постепенно нагревался до 900°С и выдерживался при этой температуре 10 мин. После этого тигель переносился из печи в эксикатор и охлаждался на воздухе до комнатной температуры. Выход пенографита 53%.

Пример 13. Навеска (30-40 мг) среднетемпературного пека ОАО «Алтай Кокс» анализировалась на синхронном термоанализаторе STA 409 с квадрупольным масс-спектрометром. В качестве инертного газа использовался гелий. Скорость подъема температуры 10°С/мин от комнатной до 1000°С. Кривые квадрупольного масс-спектрометра распределения осколков масс с m/z 113, 126, представляющих наиболее характерные осколки бензпирена, выделяющихся в зависимости от температуры пиролиза, представлены на Фиг.4.

Пример 14. Навеска 5,0386 г среднетемпературного пека ОАО «Кемерово Кокс» смешивалась с навеской 0,6176 г ферросилиция. Часть смеси (40 мг) бралась для анализа на синхронном термоанализаторе STA 409 с квадрупольным масс-спектрометром. В качестве инертного газа использовался гелий. Скорость подъема температуры 10°С/мин от комнатной до 1000°С. Выход коксового остатка составил 60%. Кривые квадрупольного масс-спектрометра распределения осколков масс с m/z 113, 126, представляющих наиболее характерные осколки бензпирена, выделяющихся в зависимости от температуры пиролиза, представлены на Фиг.6.

Пример 15. Навеска 5,0386 г высокотемпературного пека ОАО «Кемерово Кокс» смешивалась с навеской 0,6216 г терморасширенного графита, содержащего 0,0288 г наночастиц железа (0), и навеской 0,6176 г ферросилиция, помещалась в тигель с притертой крышкой, который помещался в стандартную муфельную печь. Тигель в печи постепенно нагревался до 900°С и выдерживался при этой температуре 10 мин. После вынимался из печи и охлаждался на воздухе до комнатной температуры. Выход пенографита 58%.

Часть этой смеси (35 мг) бралась для анализа на синхронном термоанализаторе STA 409 с квадрупольным масс-спектрометром. Кривые квадрупольного масс-спектрометра распределения осколков масс с m/z 113, 126, представляющих наиболее характерные осколки бензпирена, выделяющихся в зависимости от температуры пиролиза каменноугольного пека, представлены на Фиг.7.

Пример 16. Навеска 5,0386 г среднетемпературного пека ОАО «Алтай Кокс» смешивалась с навеской 0,6216 г терморасширенного графита (удельная поверхность по БЭТ s=10,9 м2/г), содержащего 0,0301 г наночастиц никеля (0), и навеской 0,6176 г ферросилиция, помещалась в тигель с притертой крышкой, который помещался в стандартную муфельную печь. Тигель в печи постепенно нагревался до 900°С и выдерживался при этой температуре 10 мин. После вынималась из печи и охлаждалась на воздухе до комнатной температуре. Выход пенографита 58%. По РФА соотношение графит/турбостратный углерод составляет 0,65.

1. Способ получения пенографита путем каталитической графитации каменноугольного пека при температуре 600-1000°С, где в качестве затравки кристаллизации используют терморасширенный графит или пенографит, а графитацию проводят в среде отходящих газов или инертной среде.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация терморасширенного графита или пенографита может составлять от 1 до 15% от массы каменноугольного пека.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что для связывания бензпирена и смолистых веществ используют добавки ферросилиция и кобальта или никеля, или железа, или их смесей в исходной шихте.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии получения интеркалированного химическим методом с применением сильных кислот графита и может быть использовано при получении терморасширенного графита, уплотнительной, теплоизоляционной или огнезащитной продукции.

Изобретение относится к области получения монокристаллических слоистых пленок графита на полупроводниковых подложках, представляющих интерес для использования в производстве приборов оптоэлектроники.

Изобретение относится к способам получения углеграфитовых материалов и может быть использовано при изготовлении гибкой фольги, анодных масс алюминиевых электролизеров, уплотняющих прокладок, в качестве сорбентов для очистки воды, сбора нефтепродуктов.
Изобретение относится к приготовлениям смазочных композиций и может использоваться для получения универсальной смазочной композиции, используемой в области машиностроения, бурения, строительстве.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения графитовой фольги, адсорбентов, термостойких подложек для катализаторов.
Изобретение относится к технологии термической очистки графита или изделий на его основе и может использоваться в атомной энергетике, для синтеза искусственных алмазов, в полупроводниковой технике, для нужд химической промышленности, в производстве электрохимических источников тока.

Изобретение относится к получению материалов, характеризующихся наноразмерной структурой, в частности пористым углеродным материалом, содержащим наночастицы металлов, и может быть использовано в производстве катализаторов, электродов, фильтров, материалов для хранения водорода, покрытий для защиты от электромагнитного излучения и любых других изделиях, характеризующихся наличием наночастиц металлов или оксидов металлов.

Изобретение относится к области получения интеркалированного графита и продуктов на его основе - пенографита и гибких графитовых листов (фольги) с высокой термической устойчивостью в среде окислителя (воздух) и может быть использовано для изготовления огнезащитной и уплотнительной продукции, теплоизоляционных изделий и футеровочных элементов печей.

Изобретение относится к способам получения слоистых соединений на основе графита и может быть использовано для приготовления углеродных адсорбентов. .

Изобретение относится к химической, химико-металлургической отраслям промышленности

Изобретение относится к способу химической модификации природного графита, для использования в качестве смазочного материала

Изобретение относится к способам изготовления герметичных изделий, предназначенных для работы в химической, химико-металлургической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к способу низкотемпературной графитации углеродного материала

Изобретение относится к области неорганического материаловедения, к способам получения материалов - бета-излучателей на основе ориентированного пиролитического графита

Изобретение относится к области получения соединений графита со слоистой структурой, которые могут быть использованы в электрохимических элементах, в суперконденсаторах, при изготовлении сенсоров, оптических элементов и т.п

Изобретение относится к тем областям химической промышленности, в которых применяются технологии, обеспечивающие протекание процесса синтеза графита из исходного содержащего углерод сырья, а также устройства, с помощи которых эти технологии и становятся выполнимыми
Наверх