石墨层间化合物研究进展.doc

石墨层间化合物的研究进展李晓英(无机化学专业20101072)摘要:综述了石墨层间化合物的历史发展及现状、结构性能、制备方法,特别指出了石墨层间化合物的应用及发展前景。关键词:石墨层间化合物;密封;阻燃;石墨层间化合物材料(pounds,简称GIC)是近40年发展起来的新型炭素材料,,而且由于碳原子层与插入层原子的相互作用又产生了一系列的新特性,如高导电性、超导性、电池特性、催化剂特性、储氢特性等,因而被用作极富特色的功能材料、结构材料,吸引了众多学者进行实验和理论研究.[1]一、历史发展及现状石墨层间化合物在人类历史上的首次出现应追溯到1841年,当时德国人Schaufautl将天然石墨浸泡在浓HNO3和浓H2SO4的混合液中,数小时后取出烘干,发现石墨发生了膨胀现象,。1859年Brodie完善了酸化石墨工艺,此后GIC的合成及理论研究始终未离开HClO4,HNO3,H2SO4三种酸的研究领域,且仅限于工艺研究。直到1926年Fredenhagen和Cadenbach才合成了碱金属K-GIC,从而使GIC进入碱金属领域研究。:Fe-Cl3-GIC。1934年,,由石墨合成出灰色的疏水物质氟化石墨;,,,合成的化合物的颜色随含氟量的增加从灰色变为白色。1947年Rudorff又合成出氯化卤素GIC:CICl等;l,真正揭开了卤素GIC研究的序幕[2]。目前有关GIC的研究十分活跃,就已经2发现的GIC的物化特性来看,主要有以下几个方面:高导电性、超导性、触媒特性、储氢特性等。就其实用化而言,已开发出的有柔性石墨材料、电池材料、高导电材料、超导材料、磁学及磁性材料、催化剂材料和分子(原子)筛超细粉材料等[3]。此外,GIC作为一种新型的纳米级复合材料,石墨层间化合物不但保留了石墨原有的性质,而且赋予了原有石墨和插层物质均不具备的新性质。石墨插层反应以及石墨插层复合材料的研究无论对于发展新型插层反应、新型材料、扩展化合物的类型,还是深入理解插层化合物主客体之间的相互修饰关系,研究插层反应机制及其反应动力学都有着重要的意义。因此,作为一种新型功能材料备受到材料学家、物理学家和化学家的青睐[4]。近二十年来,人们对石墨层间化合物的研究兴趣与日俱增。二、石墨层间化合物结构性能石墨层间化合物主要是用化学方法制备的,从插入层与石墨层之间的电子授受关系来说,主要分为两大类:一类是插入层的电子向石墨层转移,称为施主型插层化合物,例如:碱土金属、稀土金属等形成的插层化合物;另一类是石墨层的电子向插入层转移,碱金属、称为受主型插层化合物,例如强酸和金属卤化物等形成的插层化合物。除这两类外,近年来又发现一类插层化合物,在插入层与石墨层之间几乎不存在电子授受行为,例如惰性气体氟化物和卤素的氟化物,它们以分子形式存在于插层化合物中,Selig和Ebert等人对这类化合物