第一章碳材料的制備天然碳材料天然石墨的類型提純改性人工碳材料原料碳化（氣、液、固）中間相天然石墨的種類晶質(zhì)石墨：致密晶質(zhì)石墨(Vein,>0.5mm)，鱗片石墨(Flake,1m-0.5mm)。碳在石頭里過飽和析出，含碳量超過每噸30kg,就有開采價(jià)值隱晶質(zhì)石墨：土狀石墨(Amorphous,microcrystalline,<1um)。天然鱗片石墨的開采：石墨親油疏水采礦粉碎浮選電選重選水洗干燥包裝（中碳石墨,80-94%）Crystalunit

>1μm

<1μm

FlakegraphiteMicrocrystallinegraphite（晶粒很細(xì)）天然鱗片石墨的提純(二）物理提純：石墨在4500C以上升華，將石墨在石墨爐中加熱到3000C以上，低沸點(diǎn)灰份蒸發(fā)去(99%)天然石墨的改性粉體顆粒改性球形化表面氧化表面包覆插層人工炭材料碳黑用作橡膠的增強(qiáng)劑炭化(Carbonization)

原料在還原性或惰性氣氛中緩慢加熱，有機(jī)物分解成殘余碳和揮發(fā)性化合物，幾種反應(yīng)同時(shí)發(fā)生：——脫氫反應(yīng)，凝聚反應(yīng)，同素異質(zhì)轉(zhuǎn)變?！獰峤?，熱聚（鏈變成環(huán)（芳香環(huán)））殘余碳含量與原料種類和熱解溫度有關(guān)——90wt%,900C;99wt%,1300C碳收率(CarbonYield):炭化后殘余碳含量與炭化前原料質(zhì)量之比炭化過程示意圖中間相熱聚反應(yīng)液相炭化原料：瀝青、重質(zhì)油等通?！?00℃進(jìn)行出現(xiàn)以縮聚稠環(huán)芳香烴結(jié)構(gòu)為主體的液晶狀態(tài)，即中間相（mesophase）是一種有序結(jié)構(gòu)，炭化學(xué)叫中間相，實(shí)際是液晶產(chǎn)品：針狀焦、MCMB（中間相碳微球）

圖1炭質(zhì)中間相的典型聚芳烴分子模型.(a)煤系中間相瀝青分子[1];(b)石油系中間相瀝青分子[2];(c)萘系中間相瀝青分子[3][1]ZimmerJE,WhiteJL.Disclinationstructureincarbonaceousmesophaseandgraphite.Aerospacereport,1976:1-5[2]FitzerE.Carbonfibersandtheircomposites.NewYork:Springer-Verlag,1985[3]MochidaI,ShimizuK,KoraiY,etal.PreparationofmesophasepitchfromaromatichydrocarbonsbytheaidofHF/BF3.Carbon,1990,28(2):311-319萘系即衛(wèi)生球炭質(zhì)中間相形成的“顆粒單元基本構(gòu)筑”理論炭質(zhì)中間相形成的BGBU過程石墨化(Graphitization)由碳向有序排列的石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。高于2500C。晶體尺度（CrystallitesizeLc）：由5nm（碳）增加到100nm以上。面間距(Interlayerspacingd)：由0.344nm以上（未完全石墨化）降到0.3354nm（理想單晶石墨）。實(shí)際上人工炭達(dá)不到0.3354nm石墨化度G:(0.344-d002)/(0.344-0.3354)HomogeneousgraphitizationHeterogeneousgraphitizationFormationofgraphiticregularity石墨化機(jī)理l

消除層面內(nèi)和層面間的