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天然石墨

周敏

天然石墨基本信息

中文名称 天然石墨 外文名称 natural graphite

天然墨类型

石墨的工艺性能及用途主要决定于其结晶程度,天然石墨依其结晶形态可分成晶质石墨(鳞片石墨)和隐晶质石墨(土状石墨)两种工业类型。

天然石墨造价信息

市场价 信息价 询价

天然石墨中国地位

据不完全统计,世界天然石墨储量约为20亿吨,其中晶质石墨约8亿吨。中国的天然石墨储量居世界第一位,晶质石墨矿总保有储量矿物4.73亿吨。

中国现已形成采矿选矿、加工、提纯和制品系列配套的综合性天然石墨产业。中国是世界上最大天然石墨生产国,2009年天然石墨生产达到175.56万吨,中国的生产约占世界总产量的55%,居世界首位。

2015年4月,国内天然石墨市场价格稳中趋降,局部下滑100元/吨左右,跌幅在5%左右。业内人士表示,天然石墨价格下跌使得电负极成本有望下降。

天然石墨特性

石墨的化学成分为(C)。天然产出的石墨很少是纯净的,常含有杂质,包括SiO2、Al2O3、MgO、CaO、P2O5、CuO、V2O5、H2O、S、FeO以及H、N、CO2、CH4、NH3等。天然石墨矿物呈黑、灰色,条痕光亮黑色;金属光泽,隐晶集合体光泽暗淡,不透明;硬度具异向性,垂直解理面为3~5,平行解理面为1~2;质软,密度为2.09~2.23g/cm3,有滑腻感,易污染手指。矿物薄片在透射光下一般不透明,极薄片能透光,呈淡绿灰色,折射率1.93~2.07,在反射光下呈浅棕灰色,反射多色性明显,Ro灰色带棕,Re深蓝灰色,反射率Ro23(红),Re5.5(红),反射色、双反射均显著,非均质性强,偏光色为稻草黄色。

石墨属复六方双锥晶类,呈六方板状晶体,常见单形有平行双面、六方双锥、六方柱,但完好晶形少见,一般呈鳞片状或板状,集合体呈致密块状、土状或球状。

天然石墨常见问题

天然石墨和人造石墨的区别是不是天然石墨深加工之后

天然石墨和人造石墨主要的区别是,大自然产生的石墨和人工制造而成石墨,不是体现在石墨的深加工,而是先天的问题。具体的分解请查看石墨分类与特点:1.1 天然石墨 天然石墨是富碳有机物在高温高压地...

天然石墨和人造石墨的区别

石墨可分为天然石墨与人造石墨,二者结构相近,物理化学性质相似,但用途却有着较大差别。众多研究中,某些研究者没有注意到两者的区别而笼统地称之为石墨。这种将二者混为一谈的结果造成了很多的误导,甚至是决策的...

杉杉cp5-m石墨是人造石墨还是天然石墨

*经工处理石墨规整度更相储存锂离量更且循环性能优良造价高目前

江西紫宸的g1是天然石墨还是人造石墨

当然是人造石墨啊。

谁知道人造石墨天然石墨有什么区别?

这个问题很简单,天然石墨的分类是鳞片石墨和土状石墨,基本上现在土状石墨就是未成型的石墨,都是粗加工,最多做做电池芯,而鳞片石墨的用处就比较广泛了,比如说柔性石墨和弗化石墨运用的都是比较广泛的,柔性石墨...

天然石墨的纳米结构组装

天然石墨是重要的战略资源, 中国的石墨储量和产量都居世界首位。天然石墨大多只是应用在相对简单的初加工领域, 据统计, 大部分天然石墨只是作为原料, 用作粉末冶金增碳剂、高温碳质耐火材料、工业金刚石机械制造润滑材料、印刷墨粉、笔制作等等。

石墨具有优异的导电和导热性能, 具有良好的化学和高温稳定性,润滑和涂敷性能优良,是重要的非金属矿物资源。本文在分析石墨微观结构、性能的基础上,综合分析石墨加工改性方法,提出石墨的纳米组装的概念,并提出多种石墨的纳米结构组装方法。

通过纳米结构组装,可以制备成新型石墨功能材料和结构材料,有可能成为新型储能 材料,在新兴的新能源汽车、风力发电、环境治理等行业具有广阔的发展前景和巨大的应用潜力。

1 石墨中碳原子的化学键结构特征

在原子分子水平上, 石墨中碳原子被杂化, 形成sp2杂化轨道, 在XY方向上,碳原子通过共价键相连形成六方环,在平面上成层分布,形成碳原子层。层面内碳原子之间通过共价键结合,电子活性低,但是层面间只有很弱的分子键存在,电子活动性高。这种特殊的结构特征使石墨内部包含丰富的载流子,表现出优异的传导性能,使石墨能够被用做电极材料、润滑材料、传材料等。

2 石墨的纳米结构组装

可以采用多种方法对石墨进行纳米结构组装: 通过增加功能空间、增加功能粒子,制备新型石墨材料,开发性能良好的石墨制品; 通过制备石墨层间化合物的方法,引入纳米功能粒子组装石墨材料; 通过制备石墨合金方法组装石墨材料; 通过引入缺陷、孔隙结构增加储能空间组装石墨材料; 通过调 节石墨晶体排布方向减少石墨材料的性能异向性, 提高性能均匀性等。

2.1 石墨层间化合物引入纳米功能粒子组装

石墨新材料石墨具有很好的层状结构,层面内碳原子以sp2杂化轨道电子形成的共价键形成牢固的六角网状平面, 碳原子间具有极强的键合能(345 kJ/mol); 而在层间碳原子,则以微弱的德华力相结合(键能 16.7 kJ/mol)。正因为石墨中层面与层间键合力的巨大差异及微弱的层间结合力,导致多种原子、分子、粒子团可以顺利突破层间键合力,插入层间,形成石墨层间化合物(GICs-GraphiteIntercalationCompounds)。

这些插入物在石墨层内规律排布, 可以形成规则的阶结构和畴结构等(图 1(a))。石墨层间化合物的单层厚度(Identity period)与阶数有关(Ic = d1 + 0.3354(n–1))(图 1(b))。石墨层间化合物可以形成规则的1, 2, 3,…10阶结构,形成的石墨层间化合物可以是受主(acceptor)或施主型(donor)的离子型(Ionic)的插层剂,也可以是共价型 (Covalent)的插层剂(F,O+OH)。在石墨层间化合物中,插层剂可以双插层(biNARy)、三插层(ternary)或多插层。在石墨层间,插层剂还可以形成局部短程有序的畴结构。

目前已有200多种原子、分子、粒子团能够顺利突破层间键合力插入层间,形成多种石墨层间化合物。通过石墨层间化合物可以引入纳米功能粒子,在石墨微观结构里,实现纳米功能粒子组装,创造和提高石墨储能功能,组装成新的材料,石墨层间化合物不但保留了石墨原有的性能,而且附加了原有石墨和插层物质均不具备的新性能。石墨邦 www.shimobang.cn —国内首家碳石墨电商平台 插层物 的多少,在石墨层间的排布规律,特别是其阶结构、畴结构等对于石墨层间化合物的性能有决定性作用。

氢的插入有可能使石墨成为储氢材料;锂离子在石墨层间的插入和脱插可以实现充放电,使得石墨成为性能良好的二次电池材料。石墨不仅可以作为二次锂离子电池负极材料,而且可以作为一次电池的正极电池材料,例如作为锂氟电池正极材料、高能碱性电池正极导电材料,以及燃料电池中双极板材料、核能、太阳能(的制备)结构材料等。

锂资源紧缺、价格高,可以采用资源更加丰富和廉价的离子,通过合成钠的石墨层间化合物, 制备钠离子电池。通过钠离子在石墨层间的插入和脱插实现充放电,从而存储能源。氯化铅插层形成的石墨层间化合物是性能优异的打印墨粉;溴插层形成的石墨层间化合物是性能优异的红外屏蔽材料等; 氯化铁等插层形成的石墨层间化合物对毫米波有良好的衰减性能,有可能成为毫米波遮蔽干扰屏障材料。采用石墨层间化合物可以在石墨碳原子层间引入纳米功能粒子组装石墨材料, 实现石墨的纳米组装,获得优异性能的新材料。

2.2 碳石墨合方法引入纳米功能粒子组装碳石墨新材料

通过合金方法制备类似于合金的材料, 例如碳石墨合金方法可以改变碳石墨材料的性能。因为碳、、氮三种元素在元素周期表中位置靠近,碳原子半径与硼原子、氮原子也相近, 硼、氮也可能替代碳石墨材料结构中的碳原子,形成结构稳定的原子置换固溶体,但是却可以改变石墨原来的性能。

当硼原子替代碳原子时,可以形成硼碳合金材料(图2),随着硼碳比例不同,调整反应条件,在一定温度压力下,还可以形成 B50C2、B8C、B13C2、B4C、BC3等不同组成的硼碳合金。引入氮原子后, 可以形成B-C-N三元体系,获得更多的硼碳氮合金材料(图3)。

通过引入碳、硼、氮等物质形成固溶体,可以对石墨进行纳米组装, 改变石墨的性能, 制备新材料。石墨是导电体,当硼原子替代碳原子时,形成的硼碳氮合金却变成了绝缘体或者半导体。硼碳氮合金还可以形成不同特征的半导体:n型半导体、p型半导体。

石墨是兼具金属和半金属特性的具有金属光泽的材料,当硼原子替代碳原子时,形成的硼碳合金(CxB)的金属性更强;而氮替代形成的硼碳氮h-BN,完全不具金属性, 成为绝缘体。通过原子置换形式, 用硼–氮等替代石墨中的碳原子,形成结构稳定的置换型固溶体。采用这种硼碳合金方法制备石墨合 金,可以引入纳米功能粒子组装石墨材料。通过硼的替换,已经能够制备出二层、三层的硼碳氮二维烯片材料等新型功能材料。

2.3 通过打开石墨层片制备纳米石墨烯片

理论上,理想石墨烯是二维晶体,基本结构就是标准的碳原子组成的六方网(图4(a))。根据亮场透射式电子显微镜下观测到的形貌绘制了处于自由状态的悬空石墨烯的原子结构示意图(图4(b)),单层石墨烯并非完美的二维平面, 而是在约10~25 nm范围内表面褶皱与水平面局部存在夹角,褶皱高度可达1nm。一个独立的碳原子层是石墨烯的理想状态,石墨烯与三维石墨在结构上的最大差异是其厚度。

理论上,石墨可以看成是由石墨烯堆叠而成, 石墨烯与石墨的层数界限也成为判断是否是石墨烯的依据。当碳原子层的层数少于10层时,其电子结构与普通三维石墨有很大差异, 因此, 碳材料学界一般将10层以下碳原子层组成的材料(Graphene和Few-layer graphenes)统称为石墨烯材料(Graphenes), 一般称为单层石墨烯、双层石墨烯和多层石 墨烯。

通常状态下, 石墨具有鳞片状的片状结构, 只是石墨的鳞片大小厚度有别。理论上将石墨的鳞片打开,将本身堆积在一起的石墨碳原子层打开, 就可以形成单层或多层的石墨烯, 少10层时也被称为石墨烯。通常很难做到均匀厚度的大片石墨烯,通常也将获得的纳米尺度薄层石墨称为“纳米石墨烯片” 。

在强氧化性酸的环境下,石墨易形成石墨层间化合物。利用石墨这一特性, 将天然石墨置于发烟硝酸中,并加入硝基甲烷, 配制成液体炸药, 使用塑料容器盛装后放入爆轰反应釜中引爆,收集爆轰产物,即得到薄层石墨烯片,平均厚度达到14 nm, 属于多层石墨烯片材料。

通过剥离石墨鳞片制备二维层状材料, 可以获得纳米石墨烯片,单一碳原子层片内很强的共价键使石墨烯片具有很高的机械强度,是潜在的力学结构件材料。这些石墨烯片叶还具有优异的电化学性能、润滑性能、比表面积大,是潜在的超高电容器的材料, 具有良好的应用前景。

石墨烯独特的结构和优良的性能使其在电化学生物传感器方面有良好应用潜力。石墨烯还具有低细胞毒性、溶解能力强、光致发光稳定等优点,在酶生物传感器中表现出灵敏度高、选择性好以及稳定性好等优异性能。石墨烯及其复合物有可能构建传感系统和生物成像,在酶传感器、免疫传感器、DNA 传感器等酶电化学生物传感器内发挥作用。但是,石墨烯与酶的作用机制、石墨烯与传感性能的关系、酶在石墨烯上固载有效性等问题仍有待深入研究。由于量子限域效应和边界效应,石墨烯材料的衍生物–石墨烯量子点有光致发光性能,在生物成像、生物传感器等方面有应用潜力,但是其产率低、难以精确控制尺寸。新的石墨烯量子点制备 方法、表面修饰方法对于石墨烯及其复合物生物传感器的发展有重要意义。

2.4 通过制造孔隙结构增加活性空间

在石墨结构里制造缺陷也可以对石墨进行结构组装。引入缺陷最有效的方法就是制造碳原子的空位,可以采用氧化活化等方法制造孔隙结构增加活性空间,氧化石墨就是一种有效方法。在多孔碳材料中增加孔隙, 提高比表面积,能够引入功能空间,使得锂离子储存量提高,提高双电层发生空间,从 而增大了双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitors-EDLC)的能量存储和转换。

在石墨中设法引入孔隙,增加其比表面、同样也可能增大储能空间。通过锂离子石墨层间化合物制备的锂离子电池, 与孔隙效应制备的超级电容器的有机结合, 有可能得到更高功率和容量的储能器件, 大幅度延长采用清洁能源的新能源电动车工作时间。

通过石墨插层化合物方法,制备石墨残余石墨层间化合物,进而制备成膨胀石墨(图 5(a))。采用硫酸石墨插层混合物高温热处理的方法,已经能够大批量制备膨胀石墨。膨胀石墨具有丰富的孔隙结构,能够吸收一系列污染物,治理油类污染。膨胀石墨也能被压制成石墨纸,用作各种耐腐蚀的密封垫、手机散热片等。采用微波膨胀法可以获得膨胀效果更好的膨胀石墨(图5(b)),为更高性能的膨胀石墨,甚至石墨烯片的制备提供了更有效的方法。

通过在石墨中引入孔隙,制造孔隙结构增加储能空间。膨胀石墨中有大量孔隙,可以在此基础上制备一系列膨胀石墨复合材料, 例如金属膨胀石墨复合材料。将膨胀石墨加入到水泥中,能够制备膨胀石墨水泥复合材料,这种材料是高弹性、高韧性 建筑材料, 可以提高桥梁的减震性能。

2.5 通过调节石墨晶体排布方向减少石墨制品的性能异向性

石墨具有层状结构,三维方向上的化学键存在很大差异,导致单个石墨晶体的性能也具有异向性,包括力学性能、电学性能、热学性能等。石墨的异向性有很大的应用价值, 石墨层片内很强的共价键使石墨具有很强的机械强度,可是石墨层间微弱的分子键却使石墨层片极易完全解理,使石墨具有优 异的润滑性能。

在使用过程中,石墨即使被高速运转的轮子划开,仍然保持自己的共价键,保持着良好的机械强度, 因此是耐腐蚀的性能优异的摩擦材料。但是在实际应用时, 石墨晶体的异向性经常会带来一些危害, 因此,需要采取一些方法减少石墨材料的异向性。通过调节石墨晶体排布方向减少石墨材料的性能异向性,提高性能的均匀性, 主要通过两种方法来实现:人为控制石墨鳞片的排布方向或者将石墨片制备成球形石墨。

2.5.1 通过调节石墨晶体排布方向改善石墨制品的均匀性

通过调节石墨晶体排布方向减少石墨材料的性能异向性,可以改善石墨性能的均匀性。石墨晶体本身是片状结构,受到外力作用,必然会沿着与外力垂直的方向定向排列。因此,采用石墨特别是大鳞片石墨作为原料制备石墨制品中,石墨很容易定向排列, 导致石墨制品的性能呈现出异向性。

将制品放在液体中,采用等静压方式制备石墨制品,可以避免石墨的异向性,即可获得各项同性的石墨制品。通过调整石墨鳞片的方向性,减少石墨制品的异向性,既可保证石墨优异性能的发挥,又可避免石墨单晶的异向性。

采用普通制备方法获得的石墨制品中石墨晶体的定向排列(图6(a)),而采用等静压方式制备的石墨制品中石墨晶体不同方向排列的都有,虽然各个石墨小晶体仍然呈各向异性,但是从宏观上看,形成近似于乱层结构“(tubostratic stacking)”石墨(图 6(b)),从而表现出良好的各向同性。

2.5.2 将石墨鳞片制备成球形石墨减少石墨异向性

石墨是柔性材料,很容易变形,采用球磨进行球形化等粉体加工处理,可以使鳞片状的石墨片转化为球形石墨。球形化和分级处理后的石墨材料用于锂电池的电极材料,使锂离子电池性能得到很大提高。

采用搅拌磨和微细粒子复合化,对天然石墨进行球形化整形,获得球化石墨,在锂离子电池等领域得到广泛应用。但是,工业球形石墨的制备工艺复杂,球形化产率较低, 球形石墨生产成本很高,球形化过程中鳞片石墨浪费巨大。虽然现在通过球磨工艺已经能够由石墨片生产出球形石墨,但是石墨球形化的理论依据还很不明确。石墨球形化机理的深入研究有可能为球形石墨的研制、性能提高提供理论依据。

3 天然石墨的结构及组装状态

3.1 天然石墨的结构

石墨具有多种同质多像体,从石墨晶体结晶学角度来看,至少存在两种晶体结构形式:(a)六方晶系的六方石墨; (b)三方晶系的菱形石墨(图7)。

3.2 天然石墨的自然组装

事实上,即使是常见的鳞片石墨,其结晶颗粒、结晶程度也会有所不同, 鳞片的排布规律也会有很大差异,既可以是六次对称的六方晶体、三次对称结构的菱面体晶体(图7), 也可以形成完美的球形体(图8(a))。对天然球形石墨的微观结构、特异性能还有待进一步深入研究。球形石墨中存在锥形石墨,通过电子显微技术可以发现在天然球形石墨中也存在大量大小不等的球形化石墨颗粒, 天然石墨中可能存在自然的微观组装结构(图8(b))。对于天然石墨微观组装结构和性能的深入研究,可以为工业球形石墨的制备工艺的改善、球形化率的提 高提供理论依据,推动石墨矿物资源更有效的开发利用。

3.3 天然石墨的成因、结构和性能

不同地方的石墨成矿机理存在差异,有区域变质型石墨矿、接触变质型隐晶质石墨矿和岩浆热液型晶质石墨矿床三种成因。成因不同,石墨的结构性能存在差异,其使用效能也必然有差异。工业上石墨矿石仅仅分为晶质(鳞片状)石墨矿石和隐晶质(土状)石墨矿石两种工业类型。

目前对于天然石墨的结构认识只有菱形和六方两种石墨结构,事实上,自然界的石墨形成条件多种多样,科学研究已经证明也存在天然自组装的石墨结构状态。

作为天然资源,不同地区的石墨成因类型不同,微观结构存在差异,使其在晶体结构和晶体排布特点上存在差异,因此其性能,特别是使用效能也必然不同,进而决定其不同的工业价值和用途。在金刚石合成方面,与六方石墨相比,菱形石墨更容易制备金刚石、生产效率更高。

对于天然石墨的微观结构设计和物理化学性能分析,对于石墨的使用效能和实际应用有重要意义。对于天然石墨的微结构和性能研究,有可能开拓天然石墨作为功能材料的巨大潜力。 通过分析天然石墨微观组装结构, 有可能推动石墨矿物资源的有效开发利用。通过纳米结构组装、可以获得新型材料, 通过石墨的微观结构设计,可以调整其性能, 设计新型石墨功能材料,开发新型石墨储能材料和石墨烯片材料。

4 结束语

本文在分析石墨微观结构、性能基础上,提出了石墨的纳米组装的概念,认为可以采用多种方法进行石墨的纳米结构组装:采用制备石墨层间化合物,制备碳石墨合金等方法引入纳米功能粒子,组装碳石墨材料; 通过打开石墨层片制备纳米石墨烯片; 通过制造孔隙结构增加活性空间;通过制备球形石墨,调节石墨晶体排布方向减少石墨材料的性能异向性,提高性能的均匀性。

目前对于天然石墨的结构认识只有菱形和六方两种石墨结构,可是自然界的石墨形成条件多种多样,还存在天然自组装的石墨结构状态。通过分析天然石墨微观组装结构, 有可能推动石墨矿物资源更有效的开发利用。通过石墨结构的纳米组装,可以进行石墨的加工和改性,获得更高性能的石墨材料制品,开发石墨作为新型碳功能材料的巨大潜力。

天然石墨与人造石墨的市场概况

石墨是一种极为重要的非金属矿产,其加工制品广泛应用于钢铁、新能源、新材料等新兴产业,被认为是支撑未来高新技术发展的重要战略资源。

天然石墨是天然矿物,一般形成于高温地质条件,广泛分布于变质矿床,由富含有机质或碳质的沉积岩经区域变质作用形成。一般可分为晶质石墨(鳞片)和隐晶质石墨(土状)。

人造石墨是用粉状的优质煅烧石油焦,在其中加沥青作为粘结剂,再加入少量其他辅料。各种原材料配合好以后,将其压制成形,然后在2500~3000℃、非氧化性气氛中处理,使之石墨化

石墨的产量情况

2011年-2016年我国天然石墨产量(万吨)

2013年-2018年我国人造石墨产量及预测

(万吨)

天然石墨:2013年国际政治经济形势复杂多变,经济复苏乏力,我国经济也处于弱周期低增速运行状态,呈现出“稳中趋降”态势。作为天然石墨重要的终端市场,钢铁行业持续低迷,钢企大幅亏损,因此2013年国内天然石墨市场总体呈现量价齐跌的局面。除2013年以外,其他时间我国天然石墨产量处于一种稳定的势态。

人造石墨:近年来受新能源汽车应用影响,人造石墨需求持续上升。目前国内新能源汽车锂电池所采用的负极材料大多使用人造石墨,新能源汽车在国家政策的扶持下呈爆发式增长阶段,带动动力电池的大幅增长,未来几年动力电池是拉动人造石墨产量大幅上升的主要引擎。

石墨的进出口情况

2011年-2017年我国天然石墨进口情况(万吨)

2011年-2017年我国人造石墨进口情况(万吨)

2011年-2017年我国天然石墨出口情况(万吨)

2011年-2017年我国人造石墨出口情况(万吨)

我国石墨进出口特点:低出高进

1、低质量出口高质量进口。出口大都是低技术含量低附加值的资源性石墨产品,如中低档的高碳石墨、高纯石墨、微粉石墨、球状石墨及可膨胀石墨等产品。鳞片天然石墨近两年价格低至3000元/吨。而进口常常是高技术含量高附加值的石墨深加工产品,如美日德法生产的柔性石墨,特别是日本生产的核能级的超低硫(S<500pm)及高纯(S<50pm)柔性产品,这些产品进口价高达10万-20万元/吨,一些氟化石墨产品,更是高达30万-50万元/吨。

2、低价出口高价进口。出口往往低于国际市场价格水平,而进口却高于国际贸易市场价格,进出口贸易价格长期与世界贸易价格水平有较大差距。出口价格通常只有国际价格的70%,主要原因是国有石墨企业的改制及民营企业进入石墨生产领域,资源缺乏统一管理,盲目扩建,造成石墨市场严重共过于求,生产厂家之间无序竟争,竟相削价。

我国石墨的主要消费结构及消费总量走势

近年来,随着我国经济结构调整,石墨逐渐转向新能源新材料领域的应用趋势明显,包括导电材料(锂电池、燃料电池等)、油品添加剂及氟石墨等其他领域的消费量将大幅度增加,预计2020年这一比例将超过25%。

在电池领域人造石墨具有比天然石墨更优异的性能,但是价格也高。而天然石墨由于其优良的特性,也具有一定的不可替代性。例如,隐晶质石墨由于其本身的物理性质,是做各向同性石墨的最佳原料;在膨胀石墨方面,人造石墨无法取代晶质石墨。所以未来的经济发展中两种石墨都有自己不可取代的市场。

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天然石墨阴极炭块的制造方法

一种铝电解槽用石墨阴极炭块及其制造方法。主要特征是利用天然石墨作为生产阴极炭块的骨料,方法中的独特之处在于天然石墨骨料的制取。发明的产品无需对阴极炭块进行石墨化处理,而主要技术指标都超过了普通和半石墨质阴极炭块,接近甚至超过半石墨化阴极炭块。可合理使用资源,节省能源,使用中可降低的成本。

石墨的化学式是什么?

石墨没有真正的化学式的。

石墨是原子晶体、金属晶体和分子晶体之间的一种过渡型晶体。在晶体中同层碳原子间以sp2杂化形成共价键,每个碳原子与另外三个碳原子相联,六个碳原子在同一平面上形成正六边形的环,伸展形成片层结构。

简介

石墨又可分为天然石墨和人造石墨两大类,天然石墨来自石墨矿藏,天然石墨还可分成鳞片石墨、土状石墨及块状石墨。天然开采得到的石墨含杂质较多。

因而需要选矿降低其杂质含量后才能使用,天然石墨的主要用途是生产耐火材料、电刷、柔性石墨制品、润滑剂、锂离子电池负极材料等,生产部分炭素制品有时也加入一定数量的天然石墨。

电化石墨和天然石墨混用会怎么样

有以下三点影响

一、宁德时代的利润会增加,股价随之上涨。

天然石墨是制作电池的材料之一,天然石墨价格上涨会导致宁德时代的电池价格也会提升,在电池价格上涨的大背景下。众多新能源车企的电池需求在不减少的情况下。会增加宁德时代电池的利润率。而随着宁德时代的利润率的提升。它的财报就会非常靓丽,因此投资者们对宁德时代未来的发展会产生很大的想象力,股票市场上对宁德时代的投资会增多,因此宁德时代的股价会继续上涨,这样宁德时代在股票市场上的估值就会越来越高。

二、对新能源汽车的售价也会产生一定的影响。

因为天然石墨烯是制作新能源汽车电池的重要材料,随着天然石墨的涨价。汽车电池也会相应涨价,因此新能源汽车的制造成本会增加,就会导致新能源汽车的售价也会大幅提升。这对消费者来说是非常不利的。随着新能源汽车售价的提高,新能源汽车的需求可能会相应减少,这对新能源汽车的发展也是不利的。在新能源汽车的上下游产业领域。可以说也会产生一系列不利因素,所有的因素加起来我认为久而久之会影响新能源车企的发展规模和发展速度。

三、锂电池公司有一定的机遇。

当宁德时代的天然石墨上涨会导致它的电池价格增加,因此新能源车企就会选择其他锂电池公司,比如天齐锂业,如果其他公司不涨价的情况下,这样其他公司也会有相应的一些机会点。这是有利于市场竞争的,也是有利于电池市场发展。可以说,宁德时代的天然石墨涨价,有利也有弊,应该辩证看待。

综上:宁德时代天然石墨涨价应该辩证看待。

人造石墨和天然石墨哪个更好

电化石墨和天然石墨混用会材料性能不均匀,摩擦磨损不匹配,工艺难度增加。

1、材料性能不均匀:电化石墨和天然石墨的物理、化学性质和用途存在差异,混用时可能会导致材料性能不均匀,影响使用效果。

2、摩擦磨损不匹配:电化石墨和天然石墨的摩擦磨损特性不同,混用时可能会导致摩擦磨损不匹配,影响使用寿命。

3、工艺难度增加:电化石墨和天然石墨的加工工艺存在差异,混用时可能会增加加工难度,影响生产效率。

有天然石墨的说法吗 他和普通石墨的区别有是什么

自然界中纯净的石墨是没有的,其中往往含有SiO2、Al2O3、FeO、CaO、P2O5、CuO等杂质。这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。

石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物,具有不同的工业价值和用途。

1人造石墨

上述各种增碳剂中,品质最好的是人造石墨。

制造人造石墨的主要原料是粉状的优质煅烧石油焦,在其中加沥青作为粘结剂,再加入少量其他辅料。各种原材料配合好以后,将其压制成形,然后在2500~3000℃、非氧化性气氛中处理,使之石墨化。经高温处理后,灰分、硫、气体含量都大幅度减少。

由于人造石墨制品的价格昂贵,铸造厂常用的人造石墨增碳剂大都是制造石墨电极时的切屑、废旧电极和石墨块等循环利用的材料,以降低生产成本。

2.天然石墨

天然石墨可分为鳞片石墨和微晶石墨两类。

微晶石墨灰分含量高,一般不用作铸铁的增碳剂。

鳞片石墨有很多品种:高碳鳞片石墨需用化学方法萃取,或加热到高温使其中的氧化物分解、挥发,这种鳞片石墨产量不多、价格高,一般也不作增碳剂;低碳鳞片石墨中的灰分含量高,不宜用作增碳剂;用作增碳剂的主要是中碳石墨,但用量也不多。

天然石墨的大致成分见表2。

表2

天然石墨的大致成分(%)

品种

固定碳

灰分

挥发分

水分

鳞片石墨

85~95

0.1~0.7

5~15

1~2

——

微晶石墨

60~85

0.1~0.2

20~40

1~2

0.5

天然石墨的价值及其纯度与粒度关系最大。纯度常用含碳量或灰分表示,一般含碳量越高,灰分越少,则价格越高。粒度常用英制(目)或公制(mm)来表示产品的平均粒径。对于正目数来说,粒径越大价格越高;对于负目数来说,粒径越小越值钱。所以石墨产品最后都要用标准筛筛分后才能包装,商品中一般要求正目数的筛上物高于80%,负目数的筛下物高于75%。在一些特殊用途中,对石墨结晶构造、灰分中微量元素含量、杂质粒径等有严格要求,如含硫、氯和铁量。硫和氯在使用中对接触金属有强腐蚀性,铁影响石墨制品的高温抗氧化性。

人造石墨循环比天然石墨好,天然石墨容量高,由于循环差的原因对电解液的选择比较重要,天然石墨比较软,但是压实过高其颗粒可能就形变了,并且吸液能力会急剧下降。

碳与石墨的区别是什么?

天然石墨和人造石墨主要的区别是,大自然产生的石墨和人工制造而成石墨,不是体现在石墨的深加工,而是先天的问题。具体的分解请查看 石墨分类与特点: 11 天然石墨 天然石墨是富碳有机物在高温高压地质环境长期作用下转变形成的,是大自然的结晶。天然石墨的工艺特性主要取决于它的结晶形态。结晶形态不同的矿物,具有不同的工业价值和用途。天然石墨的种类较多,根据结晶形态不同,工业上将天然石墨分为致密结晶状石墨、鳞片石墨和隐晶质石墨三类。我国主要有鳞片石墨和隐晶质石墨两大类。 12 人造石墨 人造石墨类似于结晶学中的多晶体。人造石墨种类繁多,生产工艺千差万别。广义上来说,一切通过有机物炭化再经石墨化高温处理后得到的石墨材料均可统称为人造石墨,如炭(石墨)纤维、热解炭(石墨)、泡沫石墨等。而狭义上的人造石墨通常是指以杂质含量较低的炭质原料(石油焦、沥青焦等)为骨料、煤沥青等为粘结剂,经过配料、混捏、成型、炭化(工业上称为焙烧)和石墨化等工序制得的块状固体材料,如石墨电极、热等静压石墨等。 2天然石墨与人造石墨的区别和联系 鉴于以上天然石墨为原料制备出来的通常是狭义的人造石墨,现仅分析和讨论天然石墨与狭义人造石墨的区别与联系。 21 晶体结构 天然石墨:晶体发育较为完善,鳞片石墨的石墨化程度更在98%以上,而天然微晶石墨的石墨化程度通常在93%以下。 人造石墨:晶体发育程度取决于原材料及热处理温度。一般来说,热处理温度越高,其石墨化程度也就越高。目前工业生产的人造石墨,其石墨化程度通常低于90%。 22 组织结构 天然鳞片石墨:是一种单晶,组织结构较简单,仅存在结晶学上的缺陷(如点缺陷、位错、层错等),宏观上表现出各向异性的特征。天然微晶石墨的晶粒较小,晶粒之间杂乱排列且存在杂质脱除后的孔洞,宏观上表现出各向同性。 人造石墨:可看作是一种多相材料,包括石油焦或沥青焦等炭质颗粒转化的石墨相、包覆在颗粒周围的煤沥青粘结剂转化的石墨相、颗粒堆积或煤沥青粘结剂经热处理后形成的气孔等。 23 物理形态 天然石墨:通常以粉体形态存在,可单独使用,但通常与其它材料复合后使用。 人造石墨:形态较多,既有粉状,也有纤维状和块状,而狭义的人造石墨通常为块状,使用时需要加工成一定形状。 24 理化性质 在理化性质方面,天然石墨与人造石墨既有共性,也存在性能上的差异。

石墨到底是纯净物还是混合物啊

一、定义不同

1、石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。石墨有天然石墨和人造石墨之分。

天然石墨矿又分为土状石墨和鳞片石墨,其中鳞片石墨是更为优质的天然石墨。人造石墨则是指将属于无定型碳分类的炭素材料进深加工,提高了碳的纯度,进一步增加了石墨状晶体结构的比例后获得的石墨材料。石墨材料跟炭素材料一样可以制成电极、耐火材料等工业品。

但是由于其具有更多的优异特性,在许多高端领域都有应用。例如耐高温润滑剂、电池材料包覆改性等等。

2、碳是一种非金属元素,位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁语为Carbonium,意为“煤,木炭”。碳是一种很常见的元素,它以多种形式广泛存在于大气和地壳和生物之中。碳单质很早就被人认识和利用,碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。

无定型碳一般指木炭、焦炭、骨炭、糖炭、活性炭和炭黑等。除骨炭含碳在10%左右以外,其余主要成分都是单质碳。煤炭是天然存在的无定形碳,其中含有一些由碳、氢、氮等组成的化合物。所谓无定形碳,并不是指这些物质存在的形状,而是指其内部结构。

实际上它们的内部结构并不是真正的无定形体,而是具有和石墨近似结构的晶体,只是由碳原子六角形环状平面形成的层状结构零乱且不规则,晶体形成有缺陷,而且晶粒微小,含有少量杂质。

大部分无定形碳是石墨层型结构的分子碎片大致相互平行地,无规则地堆积在一起,可简称为乱层结构。层间或碎片之间用金刚石结构的四面体成键方式的碳原子键连起来。当这种四面体的碳原子所占的比例多时,则无定型碳会比较坚硬,如焦碳和玻璃态碳等属于这种情况。

二、性质特征不同

1、石墨:常温下单质碳的化学性质比较稳定,不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂;高温下与氧反应燃烧,生成二氧化碳或一氧化碳。此外,近年的研究发现,石墨可以被氯磺酸溶解,形成单层石墨烯的氯磺酸"溶液"。

2、在卤素中只有氟能与单质碳直接反应;在加热下,单质碳较易被酸氧化;在高温下,碳还能与许多金属反应,生成金属碳化物。碳具有还原性,在高温下可以冶炼金属。

三、应用不同

1、碳:碳对于现有已知的所有生命系统都是不可或缺的,没有它,生命不可能存在。除食物和木材以外的碳的主要经济利用是烃(最明显的是石油和天然气)的形式。原油由石化行业在炼油厂通过分馏过程来生产其他商品,包括汽油和煤油。

2、石墨具有良好的化学稳定性。经过特殊加工的石墨,具有耐腐蚀、导热性好,渗透率低等特点,就大量用于制作热交换器,反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵设备。

广泛应用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门,可节省大量的金属材料。

参考资料来源:百度百科-石墨

参考资料来源:百度百科-碳

天然石墨膨胀厚度

石墨到是纯净物。是碳的一种同素异形体。

在晶体中同层碳原子间以sp2杂化形成共价键,每个碳原子与另外三个碳原子相联,六个碳原子在同一平面上形成正六边形的环,伸展形成片层结构。

在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道,它们互相重叠,形成离域的π键电子在晶格中能自由移动,可以被激发,所以石墨有金属光泽,能导电、传热。

由于层与层间距离大,结合力(范德华力)小,各层可以滑动,所以石墨的密度比金刚石小,质软并有滑腻感。

扩展资料

石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低,甚至在极高的温度下,石墨成绝热体。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。

石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好。

石墨又可分为天然石墨和人造石墨两大类,天然石墨来自石墨矿藏,天然石墨还可分成鳞片石墨、土状石墨及块状石墨。

天然开采得到的石墨含杂质较多,因而需要选矿,降低其杂质含量后才能使用,天然石墨的主要用途是生产耐火材料、电刷、柔性石墨制品、润滑剂、锂离子电池负极材料等,生产部分炭素制品有时也加入一定数量的天然石墨。

在炭素工业中生产量最大的是各种人造石墨制品,人造石墨制品一般用易石墨化的石油焦、沥青焦为原料,经过配料、混捏、成型、焙烧、石墨化(高温热处理)和机械加工等一系列工序而制成,生产周期长达数十天。

参考资料来源:百度百科-石墨

02至20毫米。

膨胀石墨材料一般分为卷材和板材两种,厚度在02至20毫米之间,将天然石墨与硫酸和硝酸等化学试剂作用后加热,发现了膨胀石墨,膨胀石墨材料一般分为卷材和板材两种,所以厚度在02至20毫米之间。

石墨的膨胀石墨材料是由天然鳞片石墨制成的,它保留了其耐高温、润滑性能好、耐腐蚀的特点,又具有抗挤压、可弯曲、密封性能好的特点,是代替是石棉的理想密封材料。

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