机械球磨下石墨结构的畸变.pdf

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第卷第期无机材料学报
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年月
文章编号一一一
机械球磨下石墨结构的畸变
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陈小华成奋强王健雄
谢中彭景翠吴国涛
湖南大学材料科学与工程学院, 长沙浙江大学物理系, 杭州
摘要对石墨进行机械球磨处理, 并用射线、拉曼散射和高分辩电子显微镜对其结构进
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行了研究经过球磨后, 石墨原有的晶体结构被破坏引入多种缺陷的同时, 石墨层发生
了剥离和卷曲, 形成了多边形粒子和纳米弓形等具有高度弯曲石墨面的纳米结构经过
球磨后, 石墨层状结构完全断裂和破坏, 形成了由纳米级的基本结构单元组成的多孔
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碳经过热处理后, 这种多孔碳并不能恢复成石墨组织结构
关健词石墨球磨纳米结构多孔结构
中图分类号文献标识码
引言
碳团簇材料或碳纳米材料由于其独特的结构和性能已越来越引起人们的广泛关注科
学家们已利用电弧放电法合成出宏观量的。和六在此基础上, 更大的富勒烯分子
。、, 、、扩以及中空的碳纳米管也相继合成和分离出此外, 利用电子束
辐射还制备出石墨球, 即所谓的碳洋葱
在制备纳米材料的方法中, 上述方法均需要高能的条件近来机械球磨被用来制备纳米
晶结构材料和引入晶格缺陷方面显示出优越性天然石墨经球磨后, 引入大量晶格缺陷,
其层间距渐次增加, 类似于石墨层间化合物这些有晶格缺陷的碳材料一时, 其电化学可逆
容量高达沙远远高出了石墨的理论容量, 是一种很有前途的锉离子
电池负极材料
本文研究了不同球磨时间后, 石墨结构的变化发现机械球磨除了能引进各种晶格缺
陷、增加无序度外, 在某个阶段还能产生多种特殊的纳米碳结构和纳米颗粒同时还发现
球磨后的样品经处理后并不能恢复成石墨组织结构,
实验
球磨过程在行星式球磨机中进行, 用纯度为, 平均粒度为目的石墨粉作原料,
钢球与石墨的质量比为, 球磨罐用“”型圈密封, 在氢气氛保护下以不间断
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球磨射线衍射在上。, 线完成拉曼光谱用氢离子激
收稿期刁一, 收到修改稿期一一
圣金项目国家自然科学基金
作者筒介陈小华一, 男, 博士, 教授
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无机材料学报卷
光器发射的波长为的激光, 能量为, 散射光由双光度计分散, 所
测样品做成如的圆片样品形貌观察由高分辨电镜, 点分辨
率为完成高分辨观察用样品系在酒精中超声分散后, 滴在碳微栅上制成
结果
射线及拉曼散射分析
图是球磨前具六方结构的石墨的谱, 从图中可以看出, 峰非常尖锐,
表明石墨化程度很高, 经球磨后, 峰下降变宽, 无序度增加, 如图所示经
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后, 峰进一步下降变宽, 且峰位左移由公式, 通过」峰可确定晶粒
尺寸
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久为射线波长, 为布拉格衍射角, 口为物理宽度, 它通过实测宽度扣除仪器宽度
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图球磨前后石墨