Научная статья на тему 'ТЕРМОСОҚҚЫ КӨМЕГІМЕН КОМПОЗИТТІ МАТЕРИАЛДАР АЛУ ЖӘНЕ ҚАСИЕТТЕРІ'

ТЕРМОСОҚҚЫ КӨМЕГІМЕН КОМПОЗИТТІ МАТЕРИАЛДАР АЛУ ЖӘНЕ ҚАСИЕТТЕРІ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
33
4
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГРАФИТ / GRAPHITE / ПЕНОГРАФИТ / EXPANDED GRAPHITE / КРИСТАЛЛОГИДРАТ / CRYSTAL HYDRATE

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Орынбай Н.А., Кудайбергенов К.К., Досжанов Е.О., Мансуров З.А.

Термиялық өңдеу әдісі арқылы графит пен тұздар қоспасынан пенографит алынды және оның тиімдіалу жағдайлары анықталды. Ресей кeн oрнының ГЛ-1 мaркaлы тaбиғи грaфитiнiң құрамы анықталды. Зерттеу бойынша грaфит құрaмындағы негізгі элемент көмiртeк жәнe өзгe элeмeнттeр қoспaсы aз eкeндiгiн көрсетеді. Энeргoдиспeрсиoнды тaлдay aрқылы грaфит құрaмындaғы өзгe дe элeмeнттeрдiң мөлшeрi көрсeтiлді. Элементтік анализ арқылы алынған пенографиттің құрамындағы Zn мөлшері анықталды. Сонымен қатар, термоөңделген графиттің физикахимиялық қасиеттері зерттелді. ИК-спектроскопиясының көмегімен пенографит бетінде әр түрлі топтардың болатыны анықталды. Пенографиттің КШ-спектрлерінің анализдері графиттің және пенографиттің құрылымын анықтауға мүмкіндік берді. Жүргізілген зерттеулер, пенографит спектр формаларына байланысты өзгешеленетінін, кристалдық тордың жетілу дәрежесін сандық бағалауға және әртүрлі ақауларды анықтауға мүмкіндік беретін спектральды сипаттамалар жиынтығын көрсетті. Раман спектроскопия анализ нәтижелерін толық түсіну үшін, пенографиттің қабат құрылымына сканирлеуші электронды микроскопия (СЭМ) зерттеулері жүргізілді. Микроанализ нәтижесі, термоөңдеу табиғи графиттің құрамы мен құрылымын өзгерткенін көрсетеді. Жoғaры тeмпeрaтyрaлы тeрмиялық әсeр eтy қoспaның сaндық құрaмын aйтaрлықтaй өзгeртeдi жәнe әртүрлi элeмeнттeрдiң құрaмы тeрмoсoққы тeмпeрaтyрaсынa тәyeлдi екені анықталды. Тeрмoөңдeлгeн грaфиттiң EDАX спeктрлeрi көрсeтiлді.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

OBTAINING OF COMPOSITE MATERIALS BY THERMAL SHOCK AND THEIR PROPERTIES

By the method of heat treatment, a mixture of graphite and salts was obtained from the foam graphite and the conditions for its effective production were determined. The composition of natural graphite of the GL-1 grade of the Russian deposit was determined. The study shows that the main element in graphite is a mixture of carbon and other elements. The analysis of energy dispersions showed the content of other elements in graphite. The content of Zn in the penografite obtained by elemental analysis was determined. In addition, the physicochemical properties of heat - treated graphite were investigated. Using IR spectroscopy, it was found that there are different groups on the surface of the penografite. Analysis of the CS-spectra of penografite allowed us to determine the structure of graphite and penografite. The conducted studies have shown that penografite differs depending on the forms of the spectrum, a set of spectral characteristics that allow us to quantify the degree of maturity of the crystal lattice and identify various defects...By the method of heat treatment, a mixture of graphite and salts was obtained from the foam graphite and the conditions for its effective production were determined. The composition of natural graphite of the GL-1 grade of the Russian deposit was determined. The study shows that the main element in graphite is a mixture of carbon and other elements. The analysis of energy dispersions showed the content of other elements in graphite. The content of Zn in the penografite obtained by elemental analysis was determined. In addition, the physicochemical properties of heat - treated graphite were investigated. Using IR spectroscopy, it was found that there are different groups on the surface of the penografite. Analysis of the CS-spectra of penografite allowed us to determine the structure of graphite and penografite. The conducted studies have shown that penografite differs depending on the forms of the spectrum, a set of spectral characteristics that allow us to quantify the degree of maturity of the crystal lattice and identify various defects. Raman spectroscopy for a full understanding of the results of the analysis, studies were carried out scanning electron microscopy (SEM) on a layered structure of penografia. The result of microanalysis and heat treatment shows that natural graphite has changed its composition and structure. It is established that the hightemperature thermal effect significantly changes the quantitative composition of the mixture and the content of various elements depends on the temperature of the thermal cover. The EDAX spectra of heat - treated graphite are shown.

Текст научной работы на тему «ТЕРМОСОҚҚЫ КӨМЕГІМЕН КОМПОЗИТТІ МАТЕРИАЛДАР АЛУ ЖӘНЕ ҚАСИЕТТЕРІ»

Chemical Journal of Kazakhstan

ISSN 1813-1107, elSSN 2710-1185 https://doi.org/10.51580/2021-1/2710-1185.33

Volume 2, Number 74 (2021), 113 - 123

УДК 661.666.2

термосо;кы кэмепмен композита

МАТЕРИАЛДАР АЛУ ЖЭНЕ ЦАСИЕТТЕР1

Н.А. Орынбай*, К.К. Кудайбергенов, Е.О. Досжанов, З.А. Мансуров

«Эл-Фараби атындагы Казац улттъщymeepcumemi» АК Алматы, Казахстан Жану проблемаларинституты, Алматы, Казахстан E-mail: 98nurgul@mail.ru

Тушндеме: Термияльщ ендеу эдга аркылы графит пен туздар коспасынан пено-графит алынды жэне онын тиiмдiалу жагдайлары аныкталды. Ресей кен орнынын ГЛ-1 маркалы табиги грaфитiнiн к¥рамы аныкталды. Зерттеу бойынша графит к¥ра-мындагы нeгiзгi элемент кемiртeк жэне езге элементтер коспасы аз eкeндiгiн кер-сeтeдi. Энергодисперсионды талдау аркылы графит к¥рамындагы езге де элемент-тердщ мелшeрi керсeтiлдi. Элeмeнттiк анализ аркылы алынган пeнографиттiн к¥ра-мындагы Zn мелшeрi аныкталды. Сонымен катар, термоенделген графиттiн физика-химиялык касиeттeрi зерттелдг ИК-спектроскопиясынын кемeгiмeн пенографит бeтiндe эр тYрлi топтардын болатыны аныкталды. Пенографиттщ КШ-спектрле-рiнiн анализдeрi графиттiн жэне пенографиттщ к¥рылымын аныктауга мумшндж бердг ЖYргiзiлгeн зерттеулер, пенографит спектр формаларына байланысты езге-шeлeнeтiнiн, кристалдык тордын жeтiлу дэрeжeсiн сандык багалауга жэне эртYрлi акауларды аныктауга мумкщдгк беретш спектральды сипаттамалар жиынтыгын керсeттi. Раман спектроскопия анализ нэтижeлeрiн толык тYсiну Yшiн, пеногра-фиттiн кабат к¥рылымына сканирлeушi электронды микроскопия (СЭМ) зерттеу-лeрi жYргiзiлдi. Микроанализ нэтижeсi, термоендеу табиги графиттiн к¥ра-мы мен к^рылымын езгeрткeнiн керсeтeдi. Жогары температуралы термиялык эсер ету коспанын сандык к¥рамын айтарлыктай езгeртeдi жэне эртYрлi элементтердщ к¥рамы термосоккы температурасына тэyeлдi екеш аныкталды. Термоенделген гра-фиттiн EDAX спeктрлeрi керсeтiлдi.

ТYЙiн сездер: графит, пенографит, кристаллогидрат.

1. Kipicne

Каз1рп уакытта графитп композита материалдарды алу жэне зерттеу эдютерш эз1рлеуге кеп кещл бел1нуде. Кен колданыс тапкан материалдарга

Citation: Orynbay N.A., Kudaibergenov K.K., Doszhanov E.O., Mansurov Z.A.. Obtaining of composite materials by thermal shock and their properties. Chem. J. Kaz., 2021, 2(74), 113-123. (In Kaz.). DOI: https://doi.org/10.51580/2021-1/2710-1185.33

интеркалирленген графит жэне пенографит жатады [1-3]. Олардыц эркай-сысы бiркатар бiрегей касиеттерге ие. Графиттщ интеркалирленген косы-лыстары графит кабаттары арасында интеркалаттар деп аталатын эртYрлi химиялык бвлшектердщ атомдык немесе молекулалык кабаттарын енгiзу аркылы тYзiледi [4-6]. Графиттщ интеркалирленген косылыстары - б^л жогары анизотропты к¥рылым, непзп графит кабаттарына Караганда интеркалирленген ^абаттагы кабат аралык байланыстардыц берштш жогары болады [7].

Пенографит Yлкен меншiктi бет пен кеуектiлiкке ие, сондыктан ол тиiмдi сорбент ретшде колданылады. Оныц негiзiнде суды м^най ласта-нуынан тазартуга арналган сYЗгiлер, газдарды тазартуга арналган сYЗгiлер жасалады [8-9]. Зерттеу мен колданудыц Yлкен саласы батареяларга, соныц iшiнде аккумуляторларга да катысты. Мысалы, магний оксидш пенографит ^нтагыныц аз мвлшерiмен араластыру оксид блогыныц вткiзгiштiгiн арт-тырады. Б^л энергия тыгыздыгы мен батарея куатын жогарылатуга экеледi [10-11]. Сонымен катар пенографиттщ графит фольгаларына непзделген тыгыздагыш материалдарды вндiру Yшiн колдану аясы кец таралган. Олардыц басты артыкшылы^ы-сершмдшк касиет [12-13].

2. Зерттеу материалдары мен эдiстерi

Пенографиттг алу. Ресей кен орнынан ¥нтакталFан таботи графит ГЛ - 1 колданылды. Пенографиттi алу графиттi т^здармен араластыру аркылы жYргiзiлдi: графиттщ т^здармен араласкан коспасы массалык катынаста т^з:графит - 8:2 к¥рады. ПайдаланылFан кристаллогидраттар: [Zn(NO3)2*6H2O], [FeCl3*6H2O], [Mg(NO3)2*6H2O]. Кейiн алынFан [2п(К0з)2*6И20]:графит коспасы алдын ала 7000 С дешн кыздырылFан муфель пешiнде термиялык вцделшдь Ал [FeCl3*6H2O]:графит коспасы 6500С жэне [Mg(NO3)2*6H2O]:графит коспасы 8000С температурада кызды-рылFан муфель пешiнде термиялык вцделiндi.

Зерттеу ddicmepi. Yлгiлердiц ИК-спектрлерi «Mattson» (АКШ) фирма-сыныц Фурье тYрлендiргiшi бар UR-20 ИК-спектрометрiнде алынды. Сынамалар ¥сакталFан тYЙiршiк тYрiнде берiлдi [14].

Yлгiлердiц микрок¥рылымы мен микроанализi СЭМ Quanta 3D 200i (США) жеделдетшген кернеу 20кВ жэне кысым 0,003Па жаFдайында зерттелiндi. Зерттеу кезшде Yлгiлер мыс ¥CтаFышына клей немесе скотч квмепмен жапсырылды. Арнайы вакуумды к¥ры№ыда, зарядталу эффектiсi болмас Yшiн, Yлгiлер бетiне калыцды^ы 5-10 нм болатын ж^ка алтын кабатын жаFады [15].

Раманов спектрлерiн зерттеу Yшiн конфокальды раманов спектрi INTEGRA Spectra колданылды. KдоылFы келесi параметрлерге ие: лазерлш шаFылудыц толкын узынды^ы X = 473 нм, аралык 1-3 см-1 , кещспктеп аралык 1 мкм. Тек 500-3500 см-1 толындык сандар аралыFындаFы стокстiк компонеттер шашырауы 28 влшендi. Барлык влшеулер лазердщ теракты куатында жYргiзiлдi. Yлгi лабораториялык шыныFа себiлiп, спектрометр камерасына енгiзiлдi [14].

Грaфит пен метaлл т¥здaрыньщ к;оспaсын термиялы; eцдеy бaрысы

1-cурeт - TaбиFи грaфиттен пеногрaфит aлyдыц сызбaн¥скaсы.

3. Зeрттeу нэтижeлeрi жэ^ оларды талдау

Ресей кен орныныц ГЛ-1 мaркaлы тaбиFи грaфитiнiц ;¥Paмы ami;-тaлды. 1-кестеде ГЛ-1 мaркaлы грaфитiнiц нeгiзгi кeрсeткimтeрi кeрсeтiлгeн. Кестеде кeрсетiлгендей кeмiртeк мeлmeрi 93,14% ^^a^M. б^л кeрсeткimте грaфит ;¥PaмындaFы непзп элемент кeмiртeк жэнe eзгe элeмeнттeр ;остасы aз eкeндiгiн кeрсетедi. Сoнымeн ;aтaр, энeргoдиспeрсиoнды тaлдay aр;ылы грaфит ;¥PaмындaFы eзгe дe элeмeнттeрдiц мeлшeрi кeрсeтiлгeн. Жaлпы eзгe элeмeнттeр 6,85% ^^a^^i. Кeп бeлiгi оттектен т¥рaды. Оныц мeлmeрi 5,66% ;¥рaйды. Сондай a;, eзгe дe мeтaлл элeмeнттeр aз мeлmерде кез-деседi.

1-кесте - ГЛ-1 мaркaлы грaфиттiн шпзп сипaттaмaлaры

Грaфит, мaркaсы Кeмiртек мeлmерi, % Ментат! бета, м2/г Бeлmектер eлmемi, мкм ^лдшт, % мeлmерi, %

ГЛ-1 93.14 0.528 0.5-4 10 0.5

«■мЗгдепевш'адеппирз.зре 24-М*у-2011 12:35:11

2-сурет - ГЛ-1 табиги графитшщ элементлк к¥рамы жэне кврiнiсi.

Табиги графит жэне пенографиттщ сапалык анализ1 бершген. 2-суретте квршш т^ргандай, интенсивт квм1ртек шьщы байкалады. Б^л, графиттщ к^рамындагы непзп элемент квм1ртек екендтн тYсiндiредi. Б^л суреттерде 2и-ка сэйкес келетiн шындардыц пайда болганын квремiз. Микроанализ нэтижеш, термовндеу табиги графиттщ к¥рамы мен к¥рылымын взгерткенiн кврсетедi. Жогары температуралы термиялык эсер ету коспаныц сандык К¥рамын айтарлыктай взгeртeдi жэне эртYрлi элементгердщ к¥рамы термосоккы температурасына тэуелдь 3-сурет термовцделген графиттщ, ягни пенографиттщ EDАX спeктрлeрi кврсeтiлгeн.

3-сурет - «Графит- [2п^03)2*6Н20]» коспасынан алынган пенографиттщ элементпк к¥рамы.

Кдоылымы мен морфологиясын зерттеу Yшiн скaнирлeyшi электронды микроскопия (СЭМ) эдю колданылды. Электронды - микроскопиялык зерттеу нэтижeлeрi графит- [2п(К03)2*6Н20] коспасынан алынган пенографиттщ калыцдыгы 0.1 - 0.2 мкм ж^ка кабаттардан т^ратын

жэне 250 нм^н 5 мкм дeйiнгi aрaлы;тaFы бeлmeктeр мeлmeрiндeгi ;^ры-лымды ситатгайды. 2-суретте жоFaры темперaтyрaдa т¥здaрмен eнделген пеногрaфитте белгiлi бiр eлmемдерi бaр aй;ын бeлmек кeрiнiстерi бaй;a-лып т^р.

Пеногрaфи1тiц КШ спектрлершщ aнaлизi aр;ылы бaстaп;ы грaфит пен пеногрaфи1тiц ;^рылымы aны;тaлды. 1-КШ спектрде ~ 1583 см-1 aймaFындa интенсивтi жщшке G жолaFы жэне екiнmi ретте кYрт aсимметриялы, ыдырaFaн кезде 2D1 мен 2D2 шьщдaрынa бeлiнетiн, 2D (~ 2746 см-1) жолaFы бaй;aлaды.

Ifflbiiffl

ЕЕ2ЭЕ г

J I

J._

О 0,5 1,0 1,5 3,0 2,5 3,0

Raman shift. 10st/cm

a)

б)

о Т.

ИНЦ.11ЯД ¿Д- 1'. . Я

йрр 1 щ

1

0,5

1,0

1,5 2,0

ЮЧ/ст

2,5 3,0

в)

с)

4-сурет - Табиги графит (а) жэне термиялык внделген пенографиттщ (б) [2п(Ш3)2*6Н20], (в) реС13*6Н20], (с) [Мя(Ш3)2*6Н20] КШ-спектрлер1.

Акаулар кездесетiн графит спектрлервде немесе кристалл влшемдерi ^сак болган кезде косымша сызыктар кездеседi: 1370 см-1 - D1, 2490 см-1 аймагында - D2, сонымен катар 1400-1500 см-1 - D3 жэне 1100-1200 см-1 -D4 аймагындагы элсiз сызыктар. Пенографиттщ ретсiздiгi D спектрiнде жэне оныц интенсивтi всушен кврiнедi, D сызыгыныц интенсивтiлiгi арткан сайын, G сызыгы кецейедь Бiрак D сызыгыныц интенсивтiлiгi графитте эрдайым G сызыгынан твмен.

ЖYргiзiлген зер1теyлер, пенoгрaфит спектр фoрмaлaрынa бaйлaнысты eзгешеленетiнiн, кристaлдьщ тордыц жетiлy дэрежесiн сaндьщ бaFaлayFa жэне эртYрлi arçayлaрды a^i^^Fa мYмкiндiк беретш спектрaльды ситат-тaмaлaр жиынтыFын кeрсетri.

5-сyрет тaбиFи грaфитпен термиялыщ eнделген грaфи1тiц ИK-спекрлерi бершген.

а)

б)

5-сурет - (a) тaбиFи грaфит жэне (б) пенoгрaфит [Zn(NO3)2*6H2O] ИК-спектршщ кeрiнiсi.

Бiрiншi ИК-спектрде С = С (1633 см"1 ) тобы керсетшген. Интен-сивтiлiгi темен 1385 см-1 шьщыньщ болуы С(СН3)2 тобыныц бар eкeндiгiн керсетедi. Ал 3468 см-1 шыцы О-Н тобыныц шю жэне молекулааралы; орталы;тарда Н- тобыныц валентпк тербелiсiнiц эсерiнен мэш осыган тец болатын шыц керсетшш т^р.

Термиялы; ецделген пенографиттiц ИК-спек^нде 3446 см-1 шыцы керсетiлген. О-Н жэне валентпк тербелiстен езгерген R-H топтарыныц мэнiнен мардымсыз езгешелiгi бар. Жэне 1586 см-1 шыцы С=С тобыныц бар екенш керсетiп т^р.

4. Корытынды

Графит пен т^здар ;оспасынан термиялы; ецдеу эдiсi ар;ылы пено-графит алынды. ИК^ жэне Раман спектроскопиялары мен сканирлеушi элект-ронды микроскопия (СЭМ) эдiстерiмен бастап;ы графит пен пенографиттiц ^^рылымы зерттелдг Электронды - микроскопиялы; зерттеу нэтижeлeрi графит - [Zn(NO3)2x6H2O] ;оспасынан алынган пенографиттiц ;алыцдыгы 0.1 - 0.2 мкм ж^а ;абаттардан т^ратын жэне 250 нмден 5 мкм дешнп ара-лыщтагы белшектер мелшeрiндeгi к¥рылымды сипаттады. ИК-спектро-скопиясыныц кемегiмен графит бетшде, термиялы; ецдеубарысында гра-фитпц келемiнiц iсiнуiне эсер ететiн, С=С, C(CH3)2, NO2 жэне тагы бас;а топтардыц болатыны аны;талынды. Пенографиттiц КШ спектрлерiнiц анализi ар;ылы бастап;ы графит пен пенографитпц ;^рылымы зерттелдi. Элементпк анализ ар;ылы алынган пенографиттiц ;^рамындагы Zn мел-шерi 5.47% болатындыгы дэлелдендi. Термиялы; ецдеу эдiсi ар;ылы графит + [Zn(NO3)2*6H2O] композита материал алынды.

Information about authors:

Orynbay N.A. - Master's student; e-mail: 98nurgul@mail.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-6286-2384

Kuddbergenov К.К. - Senior Lecturer, Doctor PhD; e-mail: kenes_85_85@mail.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-5444-0314

Doszhanov Ye. O. - Doctor PhD, acting professor of the UNESCO Department of sustainable development; e-mail: doszhanov_yerlan@mail.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-3454-8889

Mansurov Z.A. - Dr. of Chemical Sciences, Professor, General director of RSE «Institute of combustion problems», e-mail: mansurov@kaznu.kz; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-8956-216X

Эдебиеттер Ti3iMi

1. Нысанбаева Г.Р., Турсынбек С., Эбд1разак; А., ^удайжбергенов ^д., Оцгарбаев ЕД., Мансуров З.А., Любчик С.Б. Су бетшдеп мунайды бейтараптандыру жэне ем1рдщ жаца тиимд1 реагент орналастыру табуы. Каз. Хим Журн, 2016, 3(55), 40-45.

2. Нысанбаева Г.Р., Турсынбек С., Кудайбергенов К.К., Онгарбаев Э.К., Турешова Г.О., Мансуров З.А., Любчик С. Создание нового эффективного реагента для нейтрализации последних результатов развития. Промышленность Казахстана, 2016, 1 (94), 61-63.

3. Ubbelohde A.R., Lewis F.H. Graphite and its crystal compounds. Oxford, Clarendon Press, I960, 230.

4. Enoki Т., Suzuki M., Endo M. Graphite intercalation compounds and applications. Oxford, University Press, 1930, 433.

5. Химическая энциклопедия. М.: Сов. энцикл, 1988, 1, 623.

6. Celzard A., Mareche J.F., Furdin G. Modelling of exfoliated graphite. Progress in Materials Science, 2005, 50, 93-179.

7. Parvez K., Wu Z.S., Li R., Liu X., Graf R., Feng X., Müllen K. Exfoliation of Graphite into Graphene in Aqueous Solutions of Inorganic Salts. J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 6083-6091.

8. Sridhar V., Jeon J., Oh I. Synthesis of graphene nano-sheets using eco-friendly chemicals and microwave radiation. Carbon, 2010, 48(10), 1007-1009.

9. Falcao E.H., Blair R.G., Mack J.J., Viculis I.M., Kwon C., Bendicov M. Microwave exfoliation of a graphite intercalation compounds. Carbon, 2007, 45(6), 1367-1369.

10. Ebert L.B. Intercalation compounds of graphite. Ann. Rev. Mater. Sci., 1976, 6, 181-211.

11. Herold A., Furdin G., Guerard D., Hachim L., Nadi N.E., Vangelisti R. Some aspects of graphite intercalation compounds. Annales de Physique, 1986, 11.

12. Сорокина Н.Е., Авдеев В.В., Тихомиров А.С., Лутфуллин М.А., Сайдаминов М.И. Композиционные наноматериалы на основе интеркалированного графита. Москва, 2010. 50.

13. Киреев А.А. Разработка способа получения расширенного графита. Челябинск, ЮУрГУ, ET, 2017, 52.

14. Hongmei Zhao, Xiuyan Pang, Zhixiao Zhai. Preparation and Antiflame Performance of Expandable Graphite Modified with Sodium Hexametaphosphate. Journal of Polymers, 2015. Article ID 821297. DOI: https://doi.org/10.1155/2015/821297

15. Мухамадеева А.А. Исследования в области получения расширенного графита, Челябинск: ЮУрГУ, ЕТ-243м, 2017, 92 с.

Резюме

ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПОМОЩЬЮ ТЕРМОУДАРА И ИХ СВОЙСТВА

Н.А. Орынбай, К.К. Кудайбергенов, Е.О. Досжанов, З.А. Мансуров

АО «Казахский национальный университет им. аль-Фараби», Алматы, Казахстан, Институт проблем горения, Алматы, Казахстан E-mail: 98nurgul@mail.ru

Методом термической обработки из смеси графита и солей был получен пено-графит и определены условия его эффективного получения. Определен состав природного графита марки ГЛ-1 российского месторождения. Исследование показывает, что основным элементом в графите является смесь углерода и других элементов. Анализом энергодисперсионов было показано содержание других элементов в графите. Установлено содержание Zn в пенографите, полученном с помощью элементного анализа. Кроме того, исследованы физико-химические свойства тер-мообработанного графита. С помощью ИК-спектроскопии было установлено, что на поверхности пенографита находятся различные группы. Анализ КШ-спектров пенографита позволил определить структуру графита и пенографита. Проведенные исследования показали, что пенографит отличается в зависимости от форм спектра, набор спектральных характеристик, позволяющих количественно оценить степень зрелости кристаллической решетки и выявить различные дефекты. Раман спектроскопия для полного понимания результатов анализа были проведены исследования сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) на слоистую структуру пеногра-

фита. Результат микроанализа, термообработки показывает, что природный графит изменил состав и структуру. Установлено, что высокотемпературное термическое воздействие существенно изменяет количественный состав смеси и содержание различных элементов зависит от температуры термоудара. Показаныспектры EDAX термообработанногографита.

Ключевые слова: графит, пенографит, кристаллогидрат.

Abstract

OBTAINING OF COMPOSITE MATERIALS BY THERMAL SHOCK AND THEIR PROPERTIES

N.A. Orynbay, K.K. Kudaibergenov, E.O. Doszhanov, Z.A. Mansurov

JSC «Al-Farabi Kazakh National University», Almaty, Kazakhstan, Institute of Burning Problems, Almaty, Kazakhstan E-mail: 98nurgul@mail.ru

By the method of heat treatment, a mixture of graphite and salts was obtained from the foam graphite and the conditions for its effective production were determined. The composition of natural graphite of the GL-1 grade of the Russian deposit was determined. The study shows that the main element in graphite is a mixture of carbon and other elements. The analysis of energy dispersions showed the content of other elements in graphite. The content of Zn in the penografite obtained by elemental analysis was determined. In addition, the physicochemical properties of heat-treated graphite were investigated. Using IR spectroscopy, it was found that there are different groups on the surface of the penografite. Analysis of the CS-spectra of penografite allowed us to determine the structure of graphite and penografite. The conducted studies have shown that penografite differs depending on the forms of the spectrum, a set of spectral characteristics that allow us to quantify the degree of maturity of the crystal lattice and identify various defects. Raman spectroscopy for a full understanding of the results of the analysis, studies were carried out scanning electron microscopy (SEM) on a layered structure of penografia. The result of microanalysis and heat treatment shows that natural graphite has changed its composition and structure. It is established that the high-temperature thermal effect significantly changes the quantitative composition of the mixture and the content of various elements depends on the temperature of the thermal cover. The EDAX spectra of heat-treated graphite are shown.

Keywords: graphite, expanded graphite, crystal hydrate.

References

1. Nysanbaeva G.R., Tursynbek S., Abdirazak A., Kudajbergenov K.K., Ongarbaev E.K., Mansurov Z.A., Ljubchik S.B. Su betindegi munajdy bejtaraptandyru Yshin zhana tiimdi reagentti ojlap tabu. Chem. J. Kaz., 2016, 3(55), 40-45. (In Kaz.).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2. Nysanbaeva G.R., Tursynbek S., Kudajbergenov K.K., Ongarbaev E.K., Tureshova G.O., Mansurov Z.A., Ljubchik S. Sozdanie novogo jeffektivnogo reagenta dlja nejtralizacii posledstvij avarij, svjazannyh s razlivami nefti na poverhnosti vody. Promyshlennost' Kazahstana, 2016, 1(94), 61-63. (In Russ.).

3. Ubbelohde A.R., Lewis F.H. Graphite and its crystal compounds. Oxford, Clarendon Press, 1960, 230.

4. Enoki T., Suzuki M., Endo M. Graphite intercalation compounds and applications. Oxford, University Press, 1930, 433.

5. Himicheskaja jenciklopedija. M.: Sov. jencikl, 1988, 1, 623. (In Russ.).

6. Celzard A., Mareche J.F., Furdin G. Modelling of exfoliated graphite. Progress in Materials Science, 2005, 50, 93-179.

7. Parvez K., Wu Z.S., Li R., Liu X., Graf R., Feng X., Müllen K. Exfoliation of Graphite into Graphene in Aqueous Solutions of Inorganic Salts. J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 6083-91.

8. Sridhar V., Jeon J., OhI. Synthesis of graphene nano-sheets using eco-friendly chemicals and microwave radiation. Carbon, 2010, 48(10), 1007-1009.

9. Falcao E.H., Blair R.G., Mack J.J., Viculis I.M., Kwon C., Bendicov M. Microwave exfoliation of a graphite intercalation compounds. Carbon, 2007, 45(6), 1367-1369.

10. Ebert L.B. Intercalation compounds of graphite. Ann. Rev. Mater. Sci., 1976, 6, 181-211.

11. Herold A., Furdin G., Guerard D., Hachim L., Nadi N.E., Vangelisti R. Some aspects of graphite intercalation compounds. Annales de Physique, 1986, 11.

12. Sorokina N.E., Avdeev V.V., Tihomirov A.S., Lutfullin M.A., Saidaminov M.I. Kompozi-cionnye nanomaterialy na osnove interkalirovannogo grafita. Moskva, 2010, 50. (In Russ.).

13. Kireev A.A. Razrabotka sposoba poluchenija rasshirennogo grafita. Cheljabinsk, JuUrGU, ET, 2017, 52. (In Russ.).

14. Hongmei Zhao, Xiuyan Pang, Zhixiao Zhai. Preparation and Antiflame Performance of Expandable Graphite Modified with Sodium Hexametaphosphate. Journal of Polymers, 2015. Article ID 821297. DOI: https://doi.org/10.1155/2015/821297

15. Mukhamadeeva A.A. Issledovanija v oblasti poluchenija rasshirennogo grafita Chelyabinsk: YURGU, ET-243m, 2017, 92 p. (In Russ.).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.