石墨層間化合物

1、性質(zhì)、制備、應(yīng)用性質(zhì)、制備、應(yīng)用概述石墨層間化合物石墨層間化合物(GIC)(GIC)是一種分子水平、具是一種分子水平、具有廣泛應(yīng)用前景的新有廣泛應(yīng)用前景的新型功能材料，由于它型功能材料，由于它具有諸多優(yōu)良的物理具有諸多優(yōu)良的物理化學(xué)性能化學(xué)性能( (如如高導(dǎo)電性、高導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、催化導(dǎo)磁性、催化等等) )而倍而倍受矚目。近年來，在受矚目。近年來，在結(jié)構(gòu)和性能研究方面結(jié)構(gòu)和性能研究方面都取得了卓越的成果。都取得了卓越的成果。石墨具有層間結(jié)構(gòu)，石墨具有層間結(jié)構(gòu)，層面內(nèi)碳原子以層面內(nèi)碳原子以SP2SP2雜雜化軌道電子形成共價化軌道電子形成共價鍵，形牢固的鍵，形牢固的六角網(wǎng)六角網(wǎng)狀平面炭層狀平面炭層

2、，而在層，而在層與層之間，則以微弱與層之間，則以微弱的范德華力結(jié)合，層的范德華力結(jié)合，層間距為間距為0.3354nm0.3354nm。碳碳層之間的結(jié)合力弱，層之間的結(jié)合力弱，間距較大間距較大，導(dǎo)致多種，導(dǎo)致多種化學(xué)化學(xué)( (原子、分子、離原子、分子、離子和離子團(tuán)子和離子團(tuán)) )可以可以插人插人層間空隙，形成石墨層間空隙，形成石墨層間化合物層間化合物。由由金屬原子金屬原子插入在石墨層間形成的。這種化插入在石墨層間形成的。這種化合物導(dǎo)電性通常比石墨要強(qiáng)。若插入原子與合物導(dǎo)電性通常比石墨要強(qiáng)。若插入原子與石墨形成共價鍵，則導(dǎo)電性降低，這是由于石墨形成共價鍵，則導(dǎo)電性降低，這是由于共軛共軛spsp系統(tǒng)

3、破壞造成的。系統(tǒng)破壞造成的。石墨層間化合物通石墨層間化合物通常具有超導(dǎo)性能。常具有超導(dǎo)性能。制備強(qiáng)酸氧化法用濃硫酸和濃硝酸以用濃硫酸和濃硝酸以1：1-9：1混合液浸泡石墨，重鉻酸鉀、混合液浸泡石墨，重鉻酸鉀、高錳酸鉀、等作為氧化劑，洗滌、過濾干燥，即可形成層高錳酸鉀、等作為氧化劑，洗滌、過濾干燥，即可形成層間化合物。間化合物。電解氧化法在特制的電解槽中進(jìn)行。如硫酸水溶液為電解液。石墨粉在特制的電解槽中進(jìn)行。如硫酸水溶液為電解液。石墨粉組成陽極或懸浮于電解液中。組成陽極或懸浮于電解液中。離子插入法金屬和石墨粉末，在真空條件下混合均勻，模壓成型，然金屬和石墨粉末，在真空條件下混合均勻，模壓成型，然

4、后在惰性氣氛中熱處理，后在惰性氣氛中熱處理，合成層間化合物（一至四階）合成層間化合物（一至四階）。如碳化鋰。如碳化鋰。此外，還可以有金屬鹵化物、金屬硫化物等插層劑。此外，還可以有金屬鹵化物、金屬硫化物等插層劑。石墨能與石墨能與熔融的或蒸氣狀態(tài)熔融的或蒸氣狀態(tài)的金屬鉀的金屬鉀（或銣、銫）作用，形成藍(lán)色的（或銣、銫）作用，形成藍(lán)色的C24KC24K、C26KC26K，灰色的，灰色的C48KC48K、C60KC60K或青銅色的或青銅色的C8KC8K。C8KC8K中中K K的分布的分布制備常用的石墨層間化合物的制備方法主要有：雙室法、液相法、電化學(xué)法、溶劑法、雙室法、液相法、電化學(xué)法、溶劑法、熔融法熔

5、融法，此外還有固體加壓法、爆炸法和光化學(xué)法等方法。應(yīng)用 電池材料利用石墨層間化合物的利用石墨層間化合物的插入和分解反應(yīng)的特點插入和分解反應(yīng)的特點，已經(jīng)成功地制成了各種一次和二次電池，特別是已經(jīng)成功地制成了各種一次和二次電池，特別是二次鋰離子電池的成功開發(fā)，已大量地用于市場。二次鋰離子電池的成功開發(fā)，已大量地用于市場。應(yīng)用 催化劑由于石墨層間化合物的由于石墨層間化合物的內(nèi)表面積非常大內(nèi)表面積非常大，而且具，而且具有有選擇性的吸附作用選擇性的吸附作用，所以可以用做催化劑。，所以可以用做催化劑。 把把 FeFe、 Ni Ni、 Co Co等的石墨層間化合物作為催化劑在等的石墨層間化合物作為催化劑在8

6、50850l200l200、60609090l0l05 5kPakPa的條件下用于的條件下用于合合成金剛石成金剛石應(yīng)用 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域由于由于石墨層間化合物有對有機(jī)、生物大分子的吸附特石墨層間化合物有對有機(jī)、生物大分子的吸附特性性，在生物醫(yī)學(xué)材料上有廣泛的應(yīng)用前景。清華大學(xué)，在生物醫(yī)學(xué)材料上有廣泛的應(yīng)用前景。清華大學(xué)用石墨層間化合物用石墨層間化合物制作醫(yī)用敷料代替醫(yī)用紗布制作醫(yī)用敷料代替醫(yī)用紗布，經(jīng)，經(jīng)300300多只小白鼠、大白鼠、脈鼠、家免的動物試驗，多只小白鼠、大白鼠、脈鼠、家免的動物試驗，證明無毒、無副作用，對創(chuàng)面無刺激、不染黑，并證明無毒、無副作用，對創(chuàng)面無刺激、不染黑，并促促進(jìn)愈合進(jìn)愈合。應(yīng)用 貯氫材料貯氫材料堿金屬石墨層間化合物，如堿金屬石墨層間化合物，如K KGICGIC，做貯氫材料，每做貯氫材料，每100100g g的的KCKC2424可貯氫可