ИСТИНА

Углеродным материалам, обладающим рядом выдающихся, а зачастую и уникальных физико-химических свойств, находится широкое применение в самых различных областях науки и техники. Металлургия, атомная и тепловая энергетика, нефте- и газопереработка, аэрокосмическая промышленность, электроника и машиностроение – лишь основные из них. К таким материалам относится и терморасширенный графит (ТРГ), а также получаемая на его основе графитовая фольга. Низкая насыпная плотность и значительное поровое пространство в сочетании с гидрофобностью обуславливают возможность использования ТРГ в качестве сорбента жидких углеводородов. Графитовая же фольга, образующаяся при прессовании ТРГ или его прокатке без связующего, находит применение в производстве уплотнительных изделий [1]. Модификация ТРГ ферромагнитными металлсодержащими фазами может расширить область его применений. В литературе можно найти примеры использования такого ТРГ в качестве магнитного сорбента [2], основы для создания экранов от электромагнитного излучения [3], компонента катализатора для процессов Фишера-Тропша. Методики введения металлсодержащей фазы в большинстве таких работ предполагают нанесение прекурсора для образования металла (в виде органической или неорганической соли) на заранее полученный ТРГ в твердой или растворенной форме, а затем его термообработку в среде азота или аргона, в ходе которой прекурсор разлагается с образованием металла или оксида. Однако, поскольку ТРГ представляет собой легкую пеноподобную массу, любая его постобработка будет являться низко производительным процессом, а также приведет к нарушению пористой структуры материала, что негативно скажется на его свойствах. В данной работе мы предлагаем новую технологичную методику получения металлсодержащего ТРГ, суть которой заключается в термообработке в инертной атмосфере смеси окисленного графита с нитратом железа, кобальта, никеля (или несколькими нитратами сразу) и меламином. Под действием высокой (900 °С) температуры происходит терморасширение графита. В зависимости от состава соль разлагается с образованием того или иного оксида: 4Fe(NO3)3 → 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2 M(NO3)3 → MO + 3NO2 + O2 (M = Co, Ni), который восстанавливается аммиаком, образующимся в больших количествах при разложении меламина Fe2O3 + 2NH3 → 2Fe + N2 + 3H2O 3MO + 2NH3 → 3M + N2 + 3H2O (M = Co, Ni) Состав металлсодержащей фазы исследовался методом рентгенофазового анализа, а для железосодержащих образцов уточнялся дополнительно с помощью мессбауэровской спектроскопии. Морфология поверхности частиц ТРГ и ее элементный анализ были изучены с помощью сканирующего электронного микроскопа, совмещенного с рентгеновским анализатором. Намагниченность образцов была измерена с помощью весов Фарадея. Кроме того, для некоторых образцов ТРГ была оценена сорбционная емкость по воде, октану и нефти. Таким образом, в ходе работы были изучены особенности разложения нитратов металлов триады железа при получении модифицированного ТРГ. Определены условия получения материала с высокой намагниченностью и сорбционной емкостью по нефти, представляющего собой чешуйки ТРГ, на которых равномерно распределены частицы чистого металла или сплава с размерами от долей микрона (для отдельных капелек) до нескольких микронов (для их агломератов). Предложена технологичная методика синтеза магнитного ТРГ. Список литературы 1. Chung D.D.L. A review of exfoliated graphite // J Mater Sci. 2016. Vol. 51, № 1. P. 554–568. 2. Wang G., Sun Q., Zhang Y., Fan J., Ma L. Sorption and regeneration of magnetic exfoliated graphite as a new sorbent for oil pollution // Desalination. 2010. Vol. 263, № 1–3. P. 183–188. 3. Xu Z., Huang Y., Yang Y., Shen J., Tang T., Huang R. Dispersion of iron nano-particles on expanded graphite for the shielding of electromagnetic radiation // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2010. Vol. 322, № 20. P. 3084–3087.