石墨、滑石、云母技术分析.pptx

2017-2-18 石墨、滑石、云母张嘉懿中南大学中南大学 2017-2-18 组成结构性能应用石墨是碳质元素结晶矿物,它的结晶格架为六边形层状结构。每一网层间的距离为 ?,同一网层中碳原子的间距为 ?。属六方晶系,具完整的层状解理。解理面以分子键为主,对分子吸引力较弱,故其天然可浮性很好。石墨中南大学石墨存在两种晶体结构:六方形结构和菱形结构,六方形结构为 ABABAB …堆积模型、菱形结构为 ABCABCABC …堆积模型,如下图所示:(a)为六方形结构,( b)为菱形结构。(b)菱形结构。(a)六方形结构中南大学在石墨晶体中,同层的碳原子以 sp2 杂化形成共价键,每一个碳原子以三个共价键与另外三个原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了正六连连形的环,伸展成片层结构,这里 C-C 键的键长皆为 142pm ,这正好属于原子晶体的键长范围,因此对于同一层来说,它是原子晶体。在同一平面的碳原子还各剩下一个 p轨道,它们相互重叠。电子比较自由,相当于金属中的自由电子,所以石墨能导热和导电,这正是金属晶体特征。因此也归类于金属晶体。石墨晶体中层与层之间相隔 340pm ,距离较大,是以范德华力结合起来的,即层与层之间属于分子晶体。但是,由于同一平面层上的碳原子间结合很强,极难破坏,所以石墨的溶点也很高,化学性质也稳定。 鉴于它的特殊的成键方式,不能单一的认为是单晶体或者是多晶体,现在普遍认为石墨是一种混合晶体。中南大学石墨之间为层状结构,各层之间是范德华力结合,容易滑动,有很好的润滑性,所以石墨很软。在石墨中各层均为平面网络结构,碳原子之间存在很强的共价键, C-C 键长短,键的强度大。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。石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。 324 1性能质软高熔点导电性化学稳定性中南大学电池原料①耐高温由于碳原子在石墨结晶格子的原子层中排列紧密,热振动困难,因而石墨能耐高温并具特殊的热性能。石墨的熔点为 3850 ℃,沸点为 4250 ℃,吸热量 ×107J/kg ,经高温电弧灼烧重量损失极小,在 2500 ℃时其强度比常温时提高 1倍,热膨胀系数小( ×10-6) ,温度骤变时其体积变化不大。②导电、导热性由于石墨晶体中存在容易流动的电子,因此其导电、导热性能不亚于金属。但随温度升高,导热系数反而减少,在极高温度下趋于不导热状态。石墨的化学稳定性好,不受酸、碱及有机溶剂的侵蚀。③润滑性石墨的润滑性能类似于二硫化钼和四***化烯,摩擦系数在润滑介质中小于 ,尤以鳞片状石墨的润滑性更好。此外, 石墨还具涂敷性和可塑性,将其涂敷在固体物体表面,可形成薄膜牢固粘附而起保护固体作用,并可制成任何复杂形状的制品。中南大学作耐磨润滑材料石墨在***中常作为润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用,而石墨耐磨材料可以在200~2000 ℃温度中在很高的滑动速度下,不用润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备,广泛采用石墨材料制成活塞杯,密封圈和轴承,它们运转时勿需加入润滑油。石墨乳也是许多金属加工(拔丝、拉管)时的良好的润滑剂。中南大学滑石 Mg 3 [Si 4O 10]( OH ) 2 滑石属单斜晶系,空间群 C2/c ,晶胞参数 a= ,b= , c= ,?=100 o;结构属于复网层结构,如图所示。(a)所示 OH -位于六节环中心, Mg 2+位于 Si 4+与 OH -形成的三角形的中心,但高度不同。(b)所示,两个硅氧层的活性氧指向相反,中间通过镁氢氧层连接,形成复网层。复网层平行排列即形成滑石结构。水镁石层中 Mg 2+的配位数为6,形成[MgO 4( OH ) 2]八面体。其中全部八面体空隙被 Mg 2+所填充,因此,滑石结构属于三八面体型结构。中南大学(a)(001 )面上的投影 OH -位于六节环中心, Mg 2+位于 Si 4+ 与OH - 形成的三角形中心,但高度不同(b)图( a)结构的纵剖面图两个硅氧层的活性氧指向相反,中间通过镁氢氧层连接,形成复网层复网层平行排列形成滑石结构水镁石层中 Mg 2+配位数为 6,形成[MgO 4( OH ) 2]八面体。其中全部八面体空隙被 Mg 2+ 所填充,属三八面体型结构中南大学