可膨脹石墨的含硫量有麗個來源,一是石墨原料自身,二是來自于含有硫元素的氧化劑和插層劑(如硫酸)。因此相應(yīng)地,采用低含硫量的石墨原料和氧化插層過程盡量減少含有硫元素的插層物插入石墨層間這兩條途徑,可以降低可膨脹石墨產(chǎn)品及其膨脹石墨產(chǎn)品的含硫量。
采用低含硫量的石墨原料的具體措施是采用高純度的石墨原料或通過物理化學(xué)處理降低石墨原料的含硫量。陳小文等研究發(fā)現(xiàn),含硫量0. 14%的石墨原料經(jīng)熱處理后,含硫量降為0.09%,制得的可膨脹石墨含硫量相應(yīng)降低了30%多,而膨脹倍數(shù)變化不大,表明通過物理化學(xué)處理降低石墨原料的含硫量的方法可以降低可膨脹石墨產(chǎn)品的含硫量。
采用有機酸及有機溶劑作為輔助插層劑,減少主插層劑碗酸的用量,是降低可膨脹石墨產(chǎn)品含硫量的最有效辦法。李冀輝等研究了一種以冰醋酸為反應(yīng)介質(zhì),在少量濃硫酸存在下,以重鉻酸鉀作為氧化劑制備低硫可膨脹石墨的方法。在最佳條件下制備的可膨脹石墨產(chǎn)品的含硫量僅為0.68%,其膨脹石墨產(chǎn)品的含硫量為O.08%,膨脹容積260mL/g。李冀輝等還采用乙酸酐為插入劑,雙氧水和重鉻酸鉀為氧化劑制備低硫可膨脹石墨,天然鱗片石墨;
乙酸酐:濃硫酸:H2O2:重鉻酸鉀的質(zhì)量比為1:1.4:0.5:巭0.12:0.12的最佳氧化插層體系制備出的可膨脹石墨的膨脹容積達到280mL/g,含硫量僅為0.11%。王玲等研究了采用濃硫酸、濃硝酸和草酸的混合液與天然鱗片石墨反應(yīng)制備低硫可膨脹石墨的方法,天然磷片石墨:濃硫酸:濃硝酸;草酸的質(zhì)量比為1:巭2.3:1.7:0.05時制備得到的可膨脹石墨的含硫量為1.63%,膨脹容積為250mL/g,其終端產(chǎn)品柔性石墨的含硫量僅為780mg/kg。
采用金屬鹵化物作為輔助插層劑也是降低可膨脹石墨產(chǎn)品含硫量的方法之一。其中,采用金屬鹵化物作為輔助插層研究最多的是三氧化鐵。金秋云研究了過二硫酸銨與濃硫酸混合物為氧化插層劑,三氯化鐵為輔助插層劑制取可膨脹石墨的方法,發(fā)現(xiàn)過二硫酸鍍和三氯化鐵的使用降低了產(chǎn)品的含硫量。王慎敏等用高錳酸鉀和濃硫酸作混合氧化劑,三氯化鐵作插入劑,采用半固相浸漬法制備低硫可膨脹石墨,在天然磷片石墨:濃硫酸:高錳酸鉀:三氯化鐵的質(zhì)量比為1.0:3.O:0.8:0.2時,制得的可膨脹石墨的膨脹容積為230mL/g,含硫量為0.48%,含硫量僅是傳統(tǒng)方法的11%~15%。
此外,還有研究者考察采用微波加熱法制備可膨脹石墨以降低產(chǎn)品臺硫量的可行性,發(fā)現(xiàn)以硫酸為插層劑、雙氧水為氧化劑合成可膨脹石墨時,采用微波加熱方法制得的可膨脹石墨產(chǎn)品的含硫量比傳統(tǒng)加熱方法低。有研究者還發(fā)現(xiàn),采用去離子水洗滌和適當提高水洗液的pH值可使可膨脹石墨產(chǎn)品的含硫量降低。