Naslov
Ispitivanje utjecaja veličine čestica na stupanj interkalacije i volumen ekspanzije grafita
(Influence of particle size on level of intercalation and volume of expanded graphite)

Autori
Špehar, Goran ; Vrtodušić, Andrej ; Zlopaša, Jure ; (Kurajica, Stanislav - mentor)

Vrsta, podvrsta
Ostale vrste radova, dekanova nagrada

Godina
2009

Ključne riječi
Ekspandirani grafit, interkalacija, veličina čestica, termogravimetrijska analiza, specifična površina
(Expanded graphite, intercalation, particle size, thermogravimetric analysis, surface area)

Sažetak
Ekspandirani grafit je materijal s brojnim primjenama poput termoizolacije, adsorpcije, prigušenja vibracija, brtvljenja, zaštitu od elektromagnetskih interferencija itd. Ekspandirani grafit pripravlja se interkalacijom prirodnog grafita nakon čega slijedi termička ekspanzija. Interkalacija je proces pri kojem se prikladna molekula, interkalant, ulazi između slojeva grafena u kristalu grafita. Do ekspanzije u pravcu kristalografske osi c dolazi razdvajanjem slojeva grafena brzim raspadom i isparavanjem interkalirane vrste zbog termošokiranja materijala. Pored metode priprave, procesa interkalacije i termičke obrade, na svojstva ekspandiranog grafita jako utječu i svojstva sirovine, posebice veličina čestica grafita. U ovom radu istražen je utjecaj veličine čestica grafita na procese interkalacije i ekspanzije i svojstva ekspandiranog grafita. Prirodni grafit s vrlo širokom raspodjelom veličina čestica (između 80 i 425 μm) prosijavanjem je podijeljen na četiri veličinske frakcije. Uzorci su podvrgnuti procesu oksidacije i interkalacije s kalijevim dikromatom, perklornom kiselinom i ledenom octenom kiselinom. Ekspanzija je provedena termošokiranjem pri 1000°C u trajanju od 1 min. Pripravljeni uzorci karakterizirani su mjerenjem ekspandiranog volumena, termogravimetrijskom analizom (TGA), rendgenskom difrakcijskom analizom (XRD), Fourier transformiranom infra- crvenom spektroskopijom (FTIR), B.E.T. apsorpcijsko-desorpcijskim izotermama, pretražnom elektronskom mikroskopijom, (SEM) i goniometrom. Rendgenska difrakcija i Fourier transformirana infra-crvena spektroskopija ukazale su da dolazi do interkalacije te da je dominantna interkalirajuća vrsta perklorna kiselina. Termogravimetrijskom analizom utvrđeno je da do deinterkalacije dolazi u temperaturnom intervalu od 150-300 °C te da je gubitak mase u ovom temperaturnom intervalu ovisan o veličini čestica, odnosno da je interkalacija intenzivnija što su čestice grafita veće. Utvrđeno je i da čestice s više interkalanta više i ekspandiraju te imaju veću specifičnu površinu. Uzorak s najvećom veličinom čestica (315-425 μm) imao je nakon ekspanzije specifični volumen od 86 cm3g-1 i specifičnu površinu od 36 m2g-1. Pretražna elektronska mikroskopija pokazala je da se ekspandirani grafit sastoji od makroporoznih crvolikih čestica. Ispitivanje fenomena energije površine ukazuje na povećanje polarne komponente slobodne energije površine.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Kemijsko inženjerstvo, Temeljne tehničke znanosti

POVEZANOST RADA