2。1 实验仪器与试剂 12

2。2 实验过程 13

2。2。1 石墨插层化合物制备实验 13

1。1。2 石墨插层化合物改善 PVC 热稳定性实验 14

三、实验结果与讨论 15

3。1 溶剂超声法 15

3。2 机械剥离法 17

3。3 热稳定性测试实验 20

四、结论 21

五、参考文献 22

六、致谢 23

一、文献综述

1。1 石墨插层化合物的发现、性质、分类及制备

1。1。1 石墨插层化合物的发展简史 石墨晶体是两向大分子层状结构，石墨晶体中每层碳原子以强有力的 C-C 共价键联结

成网状平面大分子，层与层之间则以很弱的范德华力相结合。石墨层间存在一定的空隙，层  间距约 340pm，层与层之间以范德华力相结合，因此石墨是一种混合晶体，层内来看是原子 晶体，而层间来看则是分子晶体，因为范德华力的作用是很小的，在一定作用下，许多物质 可以插入到石墨层间空隙中而制得石墨层间化合物（Graphite Intercalation Compunds，简称 GIC）。原料石墨称为宿主（Host），插层试剂可以是原子、分子、离子，称为客体（Guset）。 客体插入到宿主石墨层间的反应，叫做插入反应（Insertion reaction）。1841 年德国化学家 Schafautl 在研究石墨的耐腐蚀性时发现，将浓 HNO3 和浓 H2SO4 加入到天然鳞片石墨中，反 应数小时后烘干，观察到石墨体积发生了明显的膨胀。此后相当一段时间内 GIC 的研究者 都始终围绕高氯酸、硫酸和硝酸等无机酸进行，因此没有取得大的进展。直到 1926 年 Fredendage 和 Cadenbach 宣布制备出 K-GIC 后，对于制备石墨层间化合物的插层试剂的研 究范围才得以真正地扩大，不同种类的插层试剂才不断被发现，石墨插层化合物的种类也逐 渐多样化。1932 年，H。Thiele 首次制备出了 FeC13-GIC，翻开了离子键型 GIC 的新篇章。1934 年，Brestsehneider 等制备出氟化石墨，1947 年 W。Rudorff 利用嗅蒸汽制备出 C8Br，揭开了 卤素插层石墨的序幕。1952 年，Henning 制备出了氯化石墨 C2Cl。总之，从上个世纪中叶 到本世纪 50 年代的一百多年间，以德国为中心开展的关于 GIC 的研究工作，在探索 GIC 的 制备方法、揭示 GIC 的结构特征等方面取得了长足的进展，但由于没有找到具体的应用领 域，GIC 的研究工作曾一度冷淡下来。From~优E尔L论E文W网wWw.YoUeRw.com 加QQ7520.18766

直到上个世纪的七十年代，美国的 Union Carbonization 公司将 H2SO4-插层石墨经高温 膨胀制成用于高温环境或腐蚀性介质的密封材料；接着，Rudorff 等发现了 GIC 具有优良的 电导性、磁导性、超导性、储氢性等优良性质，掀起了全球研究和开发利用石墨插层化合物 的热潮。当今时代，石墨插层化合物已经在催化剂、高导电材料、电池材料、磁性材料、超 导材料、密封材料和储氢材料等众多领域得到广泛的应用。

1。1。2 石墨插层化合物的分类论文网

①按电荷相互作用分

迄今为止，人们发现的能够插入石墨层间形成 GIC 的插层试剂己高达 200 多种，我们

可以按照插层试剂（客体）和原料石墨（宿主）之间的电荷相互作用，将 GIC 大致分为四 类，如表 1-1 所示。

【离子键型 GIC】

在此类 GIC 中，当插层试剂（客体）进入石墨层间空隙时，插层试剂和碳原子层之间 进行电荷转移，即离子化，因此离子键型 GIC 又被称为电荷移动型 GIC。电荷移动型 GIC 又可分为供电子型（donor）GIC 和受电子型（acceptor）GIC。在供电子型 GIC 中，插层试 剂在给碳原子层提供电子时本身成为阳离子进入层间空隙；在受电子型 GIC 中，插层试剂 在接受石墨碳原子层的电子时本身则成为阴离子插入石墨层间空隙。一般来说供电子型 GIC 的导电性比受电子型 GIC 要强。离子键型 GIC 是目前己制备出的 GIC 中数量最多的一类。