氧化石墨 (graphite oxide)

石墨和氧之間形成的一種化合物。又稱石墨酸(graphite acid)。其化學(xué)分子式因制備方法及水分含量的不同而不同，碳原子與氧原子的比例大約在6:1～6:2.5之間，碳原子與烴基的比例大約為6:1。

氧化石墨的制作方法主要有斯坦登麥爾(standenmaier)法和休默斯(hummers)法兩種。

(1)斯坦登麥爾法。將10g石墨粉(88～54μm)加人到0℃左右的400mL濃硫酸和200mL濃硝酸的混合液中，將200gKClO3粉逐次添加到上述混合物中，不斷攪拌直至反應(yīng)結(jié)束。將此反應(yīng)產(chǎn)物注入10L蒸餾水中，在0℃進(jìn)行冷卻，然后在低于70℃的溫度下進(jìn)行洗滌、干燥。

(2)休默斯法。將100g鱗片石墨(325目)，50gNaNO3加入到2.3L濃度96%的工業(yè)硫酸中，將混合物置于預(yù)先冷卻至0℃的15L蓄電池槽中，然后加人300gKMnO4。加入KMnO4時(shí)，不僅要強(qiáng)力攪拌而且要控制添加速度以控制反應(yīng)器的溫度不高于室溫。當(dāng)混合液冷至35℃±3℃時(shí)，保持30min。隨著氧化反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的顏色不斷變化，藍(lán)，綠，黃最后在干燥狀態(tài)下的氧化石墨為棕色。

氧化石墨的晶體結(jié)構(gòu)為四面體，在四面體的角上為碳原子，由氧原子在間位的位置上將它們聯(lián)結(jié)，同時(shí)還有烴基的聯(lián)結(jié)鍵，碳網(wǎng)平面仍為芳香族平面，碳與氧的極強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，C/C的面間距在最干燥狀態(tài)下約為0.6nm。C/O約為0.243～0.35nm，氧與氫形成=O.OH.ClOOH基與碳相結(jié)合。

由于氧化石墨具有極強(qiáng)的吸濕性，所以面間距隨著水分含量而變化，但水含量不能超過臨界濃度，否則會(huì)導(dǎo)致分解。

氧化石墨的用途有：(1)在干電池中用做去極化劑。(2)摻人到膨脹石墨中可減少厚制品的開裂。(3)制備石墨層間化合物。