一、石墨的晶體結(jié)構(gòu)
石墨是由單一碳元素組成的物質(zhì),晶體結(jié)構(gòu)屬六方晶系,呈六邊形層狀結(jié)構(gòu)。層面上碳原子以sp2雜化軌跡構(gòu)成的σ鍵和Pz軌跡構(gòu)成的離域π鍵相結(jié)合,構(gòu)成健壯的六角形網(wǎng)格狀平面,碳-碳原子間隔為1.42,碳原子間具有極強的鍵能(345KJ/mol),而碳原子平面之間則以較弱的范德華力結(jié)合(鍵能為16.7KJ/mol),層面間隔為3.354。
天然石墨和組成石墨的組成或許因來歷和組成辦法/條件而異,但兩者都首要由2H相組成,其3R相含量為0-30%。因為布拉格反射,2H/3R相組成可以經(jīng)過粉末衍射(中子或X射線)承認,并經(jīng)過結(jié)構(gòu)建模量化。值得注意的是,石墨的層狀性質(zhì)可以產(chǎn)生高度的擇優(yōu)取向,這會影響所獲得的衍射圖中的相對峰強度。此外,多晶石墨或許會表現(xiàn)出許多的微觀結(jié)構(gòu)缺點(堆垛層錯、點缺點、位錯等),這會使衍射峰的概括變寬。
二、人工石墨和天然石墨的特征
人工石墨:
人工石墨類似于結(jié)晶學(xué)中的多晶體。人工石墨種類繁復(fù),生產(chǎn)工藝千差萬別。廣義上,全部經(jīng)過有機物炭化再經(jīng)石墨化 高溫處理后得到的石墨資料均可總稱為人工石墨,如炭(石墨)纖維、熱解炭(石墨)、泡沫石墨等。
而狹義上的人工石墨通常是指以雜質(zhì)含量較低的炭質(zhì)質(zhì)料(石油焦、瀝青焦等)為骨料、煤瀝青等為粘結(jié)劑,經(jīng)過配料、混捏、成型、炭化(工業(yè)上稱為焙燒)和石墨化等工序制得的塊狀固體資料,如石墨電極、等靜壓石墨等。
天然石墨:
天然石墨是富碳有機物在高溫高壓的地質(zhì)環(huán)境長期作用下改變而成的,是大自然的恩賜。天然石墨的工藝特性首要決定于它的結(jié)晶形狀。天然石墨的種類較多,根據(jù)結(jié)晶形狀不同,工業(yè)上將天然石墨分為細密結(jié)晶狀石墨、鱗片石墨和隱晶質(zhì)石墨三類。我國首要有鱗片石墨和隱晶質(zhì)石墨兩大類。
細密結(jié)晶狀石墨又名塊狀石墨。此類石墨結(jié)晶顯著,晶體肉眼可見。顆粒直徑大于0.1毫米。晶體排列亂七八糟,呈細密塊狀結(jié)構(gòu)。層次很高,一般碳含量為60%~65%,有時達80%~98%,但其可塑性和滑膩性不如鱗片石墨。
天然鱗片石墨歸于結(jié)晶學(xué)中的偉晶,是一種單晶體,因其晶體呈鱗片狀而得名,有大鱗片和細鱗片之分。這種石墨的潤滑性、可塑性均優(yōu)于其他類型石墨,因此它的工業(yè)價值最大。鱗片石墨礦石的層次盡管不高,碳含量一般在3%~25%之間,但卻是自然界中可浮性最好的礦石之一,經(jīng)過多磨多選可得高層次的石墨精礦。
隱晶質(zhì)石墨又稱非晶質(zhì)石墨或土狀石墨,近年來稱為微晶石墨。這種石墨的晶體直徑一般小于1微米,只要在電子顯微鏡下才干見到晶形,可看作石墨晶體的集合體。
天然微晶石墨通常是煤在高溫高壓的地質(zhì)環(huán)境下轉(zhuǎn)化而成的,因此天然微晶石墨通常與煤伴生,在天然微晶石墨礦體中常??梢钥吹綇臒o煙煤到天然微晶石墨的過渡區(qū)域。此類石墨的特征是表面呈土狀,短少光澤,潤滑性低于鱗片石墨且可選性較差。但層次較高,碳含量一般為60%~80%,少數(shù)高達90%以上。