第三章石墨层间化合物
第三章《晶体结构与性质》单元测试卷-人教版高中化学物质结构与性质
第三章《晶体结构与性质》单元测试卷一、单选题(共15小题)1.石墨能与熔融金属钾作用，形成石墨间隙化合物，钾原子填充在石墨各层原子中。
比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写成C x K，其平面图形如图所示。
x的值为()A． 8B． 12C． 24D． 602.下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是（）A．熔点：NaF＞MgF2＞AlF3B．晶格能：NaF＞NaCl＞NaBrC．阴离子的配位数：CsCl＞NaCl＞CaF2D．硬度：MgO＞CaO＞BaO3.下列说法不正确的是( )A．离子晶体不一定都含有金属元素B．离子晶体中除含离子键外，还可能含有其他化学键C．金属元素与非金属元素构成的晶体不一定是离子晶体D．熔化后能导电的晶体一定是离子晶体4.现有如下各种说法：①在水中氢、氧原子间均以化学键相结合①金属和非金属化合形成离子键①离子键是阳离子、阴离子的相互吸引①根据电离方程式HCl===H＋＋Cl－，判断HCl分子里存在离子键①H2和Cl2的反应过程是H2、Cl2里共价键发生断裂生成H、Cl，而后H、Cl形成离子键的过程则对各种说法的判断正确的是()A． ①①①正确B．都不正确C． ①正确，其他不正确D．仅①不正确5.石墨晶体是层状结构，在每一层内，每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合，下图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是()A． 10个B． 18个C． 24个D． 14个6.下列不属于晶体的特点的是（）A．一定有固定的几何外形B．一定有各向异性C．一定有固定的熔点D．一定是无色透明的固体7.有一种蓝色晶体[可表示为：MFe y(CN)6]，经研究发现，它的结构特征是Fe3＋和Fe2＋互相占据立方体互不相邻的顶点，而CN－位于立方体的棱上。
其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。
下列说法错误的是()A．该晶体的化学式为MFe2(CN)6B．该晶体熔融可导电，且属于化学变化C．该晶体属于离子晶体，M呈＋2价D．晶体中与每个Fe3＋距离最近且等距离的CN－有6个8.下列途径不能得到晶体的是()A．熔融态SiO2快速冷却B．熔融态SiO2热液缓慢冷却C． FeCl3蒸气冷凝D． CuSO4饱和溶液蒸发浓缩后冷却9.已知铜的晶胞结构如图所示，则在铜的晶胞中所含铜原子数及配位数分别为()A． 14、6B． 14、8C． 4、8D． 4、1210.下列关于金属晶体的堆积模型的说法正确的是()A．金属晶体中的原子在二维空间有三种放置方式B．金属晶体中非密置层在三维空间可形成两种堆积方式，其配位数都是6C．六方最密堆积和面心立方最密堆积是密置层在三维空间形成的两种堆积方式D．金属晶体中的原子在三维空间的堆积有多种方式，其空间利用率相同11.如图为金属镉的堆积方式，下列说法正确的是( )A．此堆积方式属于非最密堆积B．此堆积方式为A1型C．配位数(一个金属离子周围紧邻的金属离子的数目)为8D．镉的堆积方式与铜的堆积方式不同12.短周期非金属元素X和Y能形成XY2型化合物，下列有关XY2的判断不正确的是() A． XY2一定是分子晶体B． XY2的电子式可能是:: :X: ::C． XY2水溶液不可能呈碱性D． X可能是①A，①A或①A族元素。
石墨层间化合物的合成和应用
片石墨具有层状结构 ， 碱金属 、 卤素 、 金属 卤化物 、 强氧 化 性 含 氧 酸 都 可 嵌 入 层 间 ， 成 层 间 化 合 形 物【 。在受 到 ２ ０℃ 以上高温 时 。 ０ 由于 吸 留在 层 形点 阵中化合 物的分解 ， 石墨层间化台物 便开始
维普资讯
２ ０ １９期 ０ ２年第 ２期 总第 １
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２ ０ №２ ０２
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石 墨 层 间化合 物 的合 成 和 应 用
时 虎， 胡 源
（ 中国科学技 求大学 火灾科学国家重点实验 室火灾化 学研究室， 安徽 合肥 ２０ ２ ） ３ ０６
摘 要： 石墨层 间化台物 （ ｒｐ ｉ ｔ ｃｌ ｏ ｏ ｏｎ ， Ｇ ａｈｔ Ｉ ｅ ａ ｔ ｎＣ ｍｐｕ ｄ 简称 ＧＩ 是一种 重要的化台物 ， ｅｎ ｒ ａ ｉ ｃ） 广泛用于各种科学
和生活领域 。车文介绍 了石 墨层问化台 物台成 及其 在密封 、 环保 、 医药 、 阻燃等方面的应用 。 关键 词 ： 石墨层 问化台物 ； 台成 ； 密封 ； 阻燃
大、 睹量多 ， 而且 质量好 。石 墨矿成矿时代有太 古 宙、 元古 宙、 生代 和中生代 ， 古 以元 古宙 石墨矿 为 墨为 原料 。
经化 学 或 电化学 处 理 而 得 到 的一 种 石 墨 产 品 。 鳞
矿产出 ． 探明储量 的矿 区有 ９ １处 ， 总保有储 量矿 物 １７ ．３亿 ｔ居世界第一 位。从地区分布看 ． ， 以黑 龙江省为最 多 ． 量 占全 国的 ６ ． ％ ， 储 ４ １ 四川 和 山 东石墨 矿也较丰富。石 墨矿床类型有 区域变质 型 （ 黑龙 江柳毛 、 内蒙古黄土窑 、 山东南 墅 、 四川攀 枝 花扎壁石墨矿等 ）接触变质型（ 、 如湖南 鲁塘 、 广东 连平石墨矿等 ） 和岩浆热液型 （ 新疆奇 台苏吉泉 矿
三元石墨插层化合物
三元石墨插层化合物三元石墨插层化合物是一种新型的材料，其结构由石墨烯和其他两种原子或分子组成。
这些三元化合物在电子学、储能技术和催化领域等方面具有广泛的应用潜力。
下面将详细介绍三元石墨插层化合物的定义、特点、制备方法、应用以及未来发展趋势。
定义：三元石墨插层化合物是指由石墨烯和其他两种原子或分子组成的化合物。
石墨烯是由碳原子形成的二维晶体结构，具有优异的导电性和机械性能。
通过将其他原子或分子插入石墨烯层之间的空隙，可以调控材料的性质和功能。
特点：三元石墨插层化合物具有以下几个特点：1.独特的结构：三元石墨插层化合物的结构独特，由于不同原子或分子的插入，可以形成不同的层间距离和相互作用，从而调控材料的性质。
2.多样的性能：由于石墨烯层的存在，三元石墨插层化合物具有优异的导电性、高比表面积和良好的机械性能。
同时，通过插入其他原子或分子，还可以调控材料的光学、电化学和催化性能。
3.可控的制备：制备三元石墨插层化合物的方法多样，可以通过化学合成、气相沉积和机械剥离等方法进行制备，从而实现对材料结构和性质的可控调节。
制备方法：制备三元石墨插层化合物的方法主要包括以下几种：1.化学合成法：通过化学反应将不同原子或分子与石墨烯进行反应，形成插层结构。
例如，可以利用化学还原法将金属离子还原到石墨烯层间。
2.气相沉积法：在合适的气氛条件下，利用化学气相沉积或物理气相沉积的方法，在石墨烯上沉积其他原子或分子。
3.机械剥离法：通过机械剥离的方法，将不同原子或分子层与石墨烯层分离，形成插层结构。
应用：三元石墨插层化合物具有广泛的应用潜力，在以下领域具有重要的应用价值：1.电子学：由于三元石墨插层化合物具有优异的导电性能和可调控的带隙结构，可以应用于柔性电子器件、场效应晶体管和光电探测器等领域。
2.储能技术：三元石墨插层化合物可以作为锂离子电池和超级电容器等储能设备的电极材料。
其高比表面积和优异的电导率使得储能装置具有更高的能量密度和更快的充放电速度。
石墨层间化合物研究现状与前景展望
广东建材 ２０ 年第 １ 期 ０７ １
技术交流论文专辑
石 墨层 间化合 物研究现状 与前景展望
涂 文懋 曾宪滨 （ 武汉理工大 学资源 与环 境工程学 院）
摘 要 ：本文回顾了石墨层问化合物的研究历程， 详细介绍了其诸多性能和制备方法， 分析了石墨
层 间化 合 物 的 研 究 现 状 ， 对 其 发 展 前 景 作 了展 望 。 并
关键词 ：石墨层间化合物； 研究现状； 前景
１ 述 概
天然 石 墨 为六 方 晶系 ， 面 上 为共 价 键 结 合 ， 与 层 层
石 墨本 身 层 问 能 要低 得 多 ， 率先 将 它 应用 为 固体 润 滑
２石墨层 间化合物 的性 能
石 墨 层 问化 合 物 除 保 留了石 墨 在 非氧 化 气 氛 下不 熔 融 ， 良好 的 导热 性 ， 良的润滑 性 ， 有 优 耐化 学 腐 蚀 ， 高 的 比弹 性 模 量 ， 良好 的 生物 学上 的 相 容性 等优 良性 能 外 ，还 具 有许 多 独 特 的 性 能 。 １ ９ ９ １年 ６月 在 美 国 的
在浓 ＨＯ Ｎ ３和 浓 Ｈ Ｓ ４的混 合液 中， ２Ｏ 数小 时 后取 出烘 干 ，
剂， 打开 了 Ｇ Ｃ Ｉ ｓ工业应 用 的大 门。然而 Ｇ Ｃ 究 的真 Ｉｓ研 正起飞是在本世纪 ７ ０年 代 以后 ，ｕ ｏ ｆ ，ｂ ｅ ｏ ｄ ， Ｒ ｄ ｒ ｆ Ｕ ｂ ｌｈ ｅ
我 国有 十 分丰 富 的天然鳞 片石 墨资 源 ，品质 优 良， 发现 石墨 发 生 了膨胀 现 象 ， 当时 的 Ｊ Ｐ ａ ｋ ．Ｃ ｅ ． 但 开发和 利用 不够 。上 世 纪七 八十 年代 后湖 南大 学 、 ． ｒ ｃ ｔ ｈｍ 清 杂 志详 细报道 了这 一发 现 ［。 ８ ９年 Ｂ ｏ ｉ ￣完善 了酸 华 大 学 、 汉 理工大 学等 单位 的 研究 人 员针对 各种 石 墨 ｊ １５ ｊ ｒ ｄ ｅＪ 武 化 石 墨 工艺 ，此后 Ｇ Ｃ的合 成 及 理论 研 究始 终 未 离 开 层 问化合物 的特 性 、 备方法 、 用 等开 展研 究 ， 时国 Ｉ 制 应 同 Ｈ Ｉ Ｈ Ｏ，２Ｏ 三 种酸 的研 究领 域 ， 且仅 限于 工 艺研 内厂 家也 开始 关注 以硫 酸为插 层 剂 、 Ｃ Ｏ， Ｎ ３ＨＳ 硝酸 为氧 化剂 而 制 究。 直到 １ ２ ６年 Ｆ ｅ ｅ ｈ ｇ ｎ和 Ｃ ｄ ｎ ａ ｈ３ 合 成 了 备 的石 墨层 间化 合物一 酸化 石墨 ， ９ ｒ ｄｎａ ｅ ａ ｅ ｂｃ ： Ｊ 才 以及 以此而 得 的柔 性 碱 金属 Ｋ Ｇ Ｃ 从 而使 Ｇ Ｃ进 入 碱金 属 领 域研 究 。１ ３ 石 墨 材料 ，９ ８年 至 １９ 年 问 山 东滨 州 、 岛、 ～ Ｉ， Ｉ ９２ １８ ９１ 青 内蒙 呼 年 Ｈ Ｔｉｌ ［ ． ｈ ｅｅ ４ 次 成 功 合 成 了氯 化 物 系 Ｇ Ｃ Ｆ— 和 浩特 、 ３首 Ｉ ：ｅ 湖北 宜 昌等 地 相 继 从 日本 东洋 （ 式 ） 社 、 株 会 美 Ｃ Ｇ Ｃ ９ ４年 ， ．Ｒ ｆ 和 ０ ｒ ｓ ｓ ｎ ｉ ｅ ：通过 国 Ｆ ｅ ｉ ａ １ ｃ公 司等 引进 生产 线 ， 柔 性 石墨材 料应 ｌ Ｉ 。１ ３ ３ － ０ ｕｆ ．Ｂ ｅ ｔ ｈ ｅ ｄ ｒ５ Ｊ ｌｘ ｔ ｌ ｉ 将 控制 爆破和 燃烧 反应 ， 由石墨 合成 出灰色 的疏 水物 质 氟 用 于石 油化 工 、 车 、 汽 机械 等工 业领 域 。 化 石 墨 ；９ ０年 Ｗ Ｒ ｄｒ ｆ。 成 了 ｃＢ ， 后 他 通 过 １４ ．ｕ ｏ ｆ ：合 ｒ 之 严密控 制反 应温 度合 成 了 Ｃ 。 Ｆ Ｆ ～Ｃ 豁的氟 化石 墨 ， 合
石墨层间化合物
概述
石墨层间化合物(GIC) 是一种分子水平、具 有广泛应用前景的新 型功能材料，由于它 具有诸多优良的物理
化学性能(如高导电性、 导磁性、催化等)而倍 受瞩目。近年来，在 结构和性能研究方面 都取得了卓越的成果。
石墨具有层间结构，
层面内碳原子以SP2杂 化轨道电子形成共价 键，形牢固的六角网 状平面炭层，而在层 与层之间，则以微弱 的范德华力结合，层 间距为0.3354nm。碳 层之间的结合力弱， 间距较大，导致多种 化学(原子、分子、离 子和离子团)可以插人 层间空隙，形成石墨 层间化合物。
做贮氢材料，每100g的KC24可贮氢 13.71L， 而KC24在氮气的液化温度附 近可吸收大量的氢形成KC24(H2)1.9二阶 化合物
（或铷、铯）作用，形成蓝色的C24K、 C26K，灰色的C48K、C60K或青铜色的 C8K。
C8K中K的分布
制备
常用的石墨层间化合物的制备方法主要
有： 双室法、液相法、电化学法、溶剂法、 熔融法， 此外还有固体加压法、爆炸法和光化学 法等方法。
应用 电池材料
利用石墨层间化合物的插入和分解反应的特点，
由金属原子插入在石墨层间形成的。这种化
合物导电性通常比石墨要强。若插入原子与 石墨形成共价键，则导电性降低，这是由于 共轭sp系统破坏造成的。石墨层间化合物通 常具有超导性能。
制备
强酸氧化法
用浓硫酸和浓硝酸以1：1-9：1混合液浸泡石墨，重铬酸钾、
高锰酸钾、等作为氧化剂，洗涤、过滤干燥，即可形成层 间化合物。
电解氧化法
在特制的电解槽中进行。如硫酸水溶液为电解液。石墨粉
组成阳Hale Waihona Puke 或悬浮于电解液中。 离子插入法
【高考化学】2023年高考化学真题——物质结构与性质 元素推断
2023年高考化学真题 ——物质结构与性质 元素推断1．（2023·山东卷）下列分子属于极性分子的是 A ．2CS B ．3NF C ．3SO D ．4SiF【答案】B【详解】A ．CS 2中C 上的孤电子对数为12×(4-2×2)=0，σ键电子对数为2，价层电子对数为2，CS 2的空间构型为直线形，分子中正负电中心重合，CS 2属于非极性分子，A 项不符合题意；B ．NF 3中N 上的孤电子对数为12×(5-3×1)=1，σ键电子对数为3，价层电子对数为4，NF 3的空间构型为三角锥形，分子中正负电中心不重合，NF 3属于极性分子，B 项符合题意；C ．SO 3中S 上的孤电子对数为12×(6-3×2)=0，σ键电子对数为3，价层电子对数为3，SO 3的空间构型为平面正三角形，分子中正负电中心重合，SO 3属于非极性分子，C 项不符合题意；D ．SiF 4中Si 上的孤电子对数为12×(4-4×1)=0，σ键电子对数为4，价层电子对数为4，SiF 4的空间构型为正四面体形，分子中正负电中心重合，SiF 4属于非极性分子，D 项不符合题意； 答案选B 。
2．（2023·北京卷）中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一大进步。
下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是A．三种物质中均有碳碳原子间的σ键B．三种物质中的碳原子都是3sp杂化C．三种物质的晶体类型相同D．三种物质均能导电【答案】A【详解】A．原子间优先形成σ键，三种物质中均存在σ键，A项正确；B．金刚石中所有碳原子均采用3sp杂化，石墨中所有碳原子均采用2sp杂化，石墨炔中苯环上的碳原子采用2sp杂化，碳碳三键上的碳原子采用sp杂化，B项错误；C．金刚石为共价晶体，石墨炔为分子晶体，石墨为混合晶体，C项错误；D．金刚石中没有自由移动电子，不能导电，D项错误；故选A。
第三章石墨层间化合物
四、层间距增大
插入物质进入石墨主体后，在高温下石墨主体体积发生 膨胀，这是由于碳层层间距增大的结果。 插入物质后层间距可以增大数十倍，特别是可膨胀石墨， 由于层间插入物受热汽化产生的膨胀力可以克服层间结合 的分子间力，从而沿c轴方向膨胀了数十倍到数百倍
密封材料
以硫酸、硝酸和鳞片石墨反应合成的可膨胀石墨，经过 高温膨胀后体积剧烈膨胀，含有许多大孔结构，再经过
机械加压成型可制成柔性石墨，具有耐高温、耐腐蚀、
自润滑特性，而且由于经过自啮合成型，还具有高压缩 回弹性和低应力松弛率等性能，有“密封王”的美称。
这种材料热稳定性好，在空气中的使用温度为400一
催 化 剂
由于石墨层间化合物的内表面积非常大，而且具有选择性的
吸附作用，所以可以用做催化剂。
把Fe、Ni、Co等的石墨层间化合物作为催化剂在850－l200℃、
60－90×l05kPa的条件下用于合成金刚石。
环保领域
高温膨化得到的石墨层间化合物，具有丰富的孔结构， 因而有优良的吸附性能，所以在环保有广泛的用途。 石墨层间化合物的孔结构有开放孔和封闭孔两种，孔容 积占98％左右，而且以大孔为主，孔径分布范围1一lO.3nm。
第一节
石墨层间化合物的结构
一、阶结构
GICs晶体结构特点是外来反应物形成了独立的插入物层，并 在石墨的c轴方向形成超点阵。在垂直于碳层平面的方向上， 插入物质以一定周期占据各个范德华力间隙，形成阶梯结构， n阶结构的周期为n。插入物质进入范德华力间隙后，碳层的 堆垛顺序由原来的ABAB(或BABA)变为AA(或BB)。 阶梯结构的形成与插入物质的种类、组分、合成等有关。
石墨层间化合物在插层过程中阶的转变模式
石墨层间化合物在插层过程中阶的转变模式石墨层间化合物是一类特殊的材料，由石墨层与其它原子层之间存在的相互作用所构成。
这种相互作用极其特殊，因为它可以通过插层过程来改变石墨层的阶。
石墨层间化合物的阶转变模式可以分为三种类型：均匀插入、分级插入和不均匀插入。
在均匀插入过程中，外来原子或分子以一种均勻的方式排列在石墨层之间。
这种插层过程通常是由外部条件引发的，例如温度、压力或浓度的改变。
当外来原子或分子插入到石墨层之间时，它们会与石墨层的碳原子形成一种新的结构。
这种插入过程使石墨层的阶发生了改变，从而导致了新的物理和化学性质的产生。
在分级插入过程中，外来原子或分子在石墨层之间以不同的方式排列。
这种排列可以是有序的，也可以是无序的。
分级插入过程通常是通过控制插层条件来实现的，例如物质的浓度或插层速率的变化。
在这种插入过程中，外界条件的改变会导致石墨层的阶发生不连续的变化。
这种不连续性可以通过精确控制插层条件来实现，从而产生特定的物理和化学性质。
不均匀插入是一种特殊的插层过程，外来原子或分子以一种不均匀的方式插入石墨层之间。
这种插入过程通常是由外界条件的局部变化所引起的。
在不均匀插入过程中，外来原子或分子只能插入到特定的位置，而无法均匀地插入到整个石墨层中。
与均匀插入和分级插入不同，不均匀插入会导致石墨层的阶局部发生改变，而不是整体性的改变。
这种不均匀性可以通过结构上的不连续性和局部性来解释，并且常常会导致新的物理和化学性质的出现。
总之，石墨层间化合物的阶转变模式是一个复杂而有趣的研究领域。
研究人员通过插层过程来改变石墨层的阶，从而创造出新的物质和性质。
了解和掌握这些阶转变模式对于开发新材料和研究其性质有着重要的指导意义。
未来随着科学技术的不断进步，我们相信石墨层间化合物的研究将会有更多的突破和创新。
气相扩散法制备石墨层间化合物述评
０引 言
石墨层 间化 合物 （ Ｇ Ｉ Ｃ）是将异类粒 子 （ 原子 ， 分子 或离 子 ）用物 理或 化学 方法 插入 到 石墨层 间而
炭素 材料 科学 的独 立分 支 ，成为 一 门新兴 的边 缘 学 科［ ２ １ 。
目前 石墨层 间化 合物 的制 备方法有 化学氧化 法 、 电化学 法 、爆 炸 法 、液相 法 、熔 融 法 、加 压 法和 气 相 扩散 法等 口 】 。 采用气 相扩散法制备石 墨层 间化合物 ，
摘 要 ：本 文 从 碱 金 属 一 石 墨 层 间化 合 物 、 碱 土金 属 一石 墨 层 间化 合 物 、 稀 土金 属 一石 墨层 间化 合 物 、金 属 卤化 物 一石 墨
层 间化合物 、 卤素 一石墨层 间化合 物以及其 他类型 的石墨层 间化合 物六个 方面 简要介 绍 了气相 扩散 法在 石墨层 间化合 物 制备 中的应用 ，指 出了气相 扩散 法存在 的问题 和进一步 的发展 方向。
炭
。
素
２ ４ 。
ＣＡＲＢ０Ｎ
２ ０ １ ３年第 ３ 期 总第 １ ５ ６期
文章编号 ：１ ０ ０ １ — ８ ９ ４ ８（ ２ ０ １ ３） ０ ３ — ０ ０ ２ ４ — ０ ６
气 相扩散 法制备石 墨层 间化 合物述 评
吕 超， 王煊军， 吕晓猛
（ 第二炮兵工程大 学６ ０ ３ 教研室 ， 西安 ７ １ ０ ０ ２ ５）
关 键 词 ：气 相 扩 散 法 ； 制备 ；石 墨 层 问化 合 物
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ １ ０ ０ １ － ８ ９ ４ ８ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ － ０ ０ ５ 中图分类号： Ｔ Ｑ１ ６ ５ 文献标识 码： Ａ
氟化石墨简介
1、性质：氟化石墨是碳和氟直接反应而制得的一种石墨层间化合物。
其化学结构式可用（Cfx）n来表示。
其中X为不定值，大小为0＜X＜1.25。
氟化石墨的性质随分子式中碳和氟的比值不同而不同。
CF（1-1.25）称为高氟化度石墨CF（0.5-0.99）被称之为低氟化度石墨颜色随着氟含量的增加，由灰黑色变为雪白色，高氟化度石墨具有优良的热稳定性，是电和热的绝缘体，不受强酸和强碱的腐蚀，润滑性能超过MoS2和鳞片石墨，试验证明，在任意温度下，其磨损寿命优于MoS2作为润滑腊的添加剂，能显著提高部件的支承负荷和降低润滑部件的表面温度。
低氟化度氟化石墨外观为灰黑色热稳定性较差，一般不作润滑剂使用氟化石墨具有较大的润湿接触角和、及较低的表面能，其接触角如表5-64所示。
表5-64 氟化石墨在30℃以下的接触角表（度）试样名称 NaOH30% NaO17% 水甘油甲醇胺 14烷醇121 116。
117 100 96 ---- -- 102 102 95 --146 139 143 151 126 103-- -- 141 145 129 --108 96 96 77 75 52氟化石墨仍保持层状构造，但和原来晶体比较，其层间分子间力弱得多。
由于氟原子的插入和层间相对滑动而使基面叠层发生变化，出现AAA构造，它可以看作是共价键的氟插入石墨层间而形成的石墨层间化合物。
故具有一般氟化物所不同的物理化学性质。
从表5-6所可知，氟化石墨具有亲水亲油性，其独特之处是低面能和高润滑性，是一种新型的功能材料。
2、用途：关于氟化石墨的研究历时已久，早在1914年RUH等通过控制爆炸和燃烧反应合成了灰色的氟化石墨-CF0.29，到了四十年代Ruidorff通过严密控制反应温度合成CF0.67~0.985氟化石墨，1948年美国人potim等在420~4500C条件下合成了（CF1.04）n高氟化度石墨。
但早期的研究停留在合成产物的射线分析上，至于其他物化性质及开发利用研究还是近期的事，特别是近年美国NASA报导了氟化石墨优异的润滑性能的研究成果以及氟化石墨作为高能电池活性能的研究结果以及氟化石墨作为高能电池活性物质重要材料引起了国内外研究工作者的注意，使得以其为中心的研究十分活跃，氟化石墨成为一研究热点，被认为是一种很有希望石墨间化合物。
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K、Li在溶液中插层经过2300℃石墨化的焦炭，生成了三 元化合物；Na插层经过l700℃石墨化的焦炭，生成三元化 合物，溶剂分子共插层与溶剂分子大小有关。
2020/4/13
五、熔融法
直接将石墨与反应物混合，用单热源加热反应而制得石墨层 间化合物。
插入物质进入石墨主体后，在高温下石墨主体体积发生膨 胀，这是由于碳层层间距增大的结果。
插入物质后层间距可以增大数十倍，特别是可膨胀石墨， 由于层间插入物受热汽化产生的膨胀力可以克服层间结合 的分子间力，从而沿c轴方向膨胀了数十倍到数百倍
2020/4/13
第二节 石墨层间化合物的制备
常用的石墨层间化合物的制备方法主要有： 双室法、液相法、电化学法、溶剂法、熔融法， 此外还有固体加压法、爆炸法和光化学法等方法。
第三章 石墨层间化合物
石墨具有层间结构，层面内碳原子以SP2杂化轨道电子形成 共价键，同时各个碳原子又与2pZ轨道电子形成金属键，形 牢固的六角网状平面炭层，碳原子间的键合能为345KJ／mol， 原子间距为0.142nm；而在层与层之间，则以微弱的范德 华力结合，键能为16.的结合力弱，间距较大，导致多种化学物质(原子、 分子、离子和离子团)可以插人层间空隙，形成石墨层间化合物。
例如：碱金属、碱土金属、稀土金属等形成的插层化 合物； ➢石墨层的电子向插入层转移，称为受主型插层化合物，
例如：强酸和金属卤化物等形成的插层化合物。
2020/4/13
2020/4/13
2020/4/13
第一节 石墨层间化合物的结构
一、阶结构
GICs晶体结构特点是外来反应物形成了独立的插入物层，并 在石墨的c轴方向形成超点阵。在垂直于碳层平面的方向上， 插入物质以一定周期占据各个范德华力间隙，形成阶梯结构， n阶结构的周期为n。插入物质进入范德华力间隙后，碳层的 堆垛顺序由原来的ABAB(或BABA)变为AA(或BB)。
阶梯结构的形成与插入物质的种类、组分、合成等有关。
2020/4/13
2020/4/13
二、 插入物质的二维有序无序相变
在同一范德华力间隙中，插入物质原子或分子可以不同的概率 占据各间隙位置，形成二维有序结构。这种结构的形成既与插入 物质的种类、组分有关，也与材料的温度有关。随温度的升高 或组分的变化可发生有序无序相变。
得到低硫产品，说明液相物质多元化，可根据具体的要求选择 相应的反应物。
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三、电化学法
目前，主要以插入物的溶液，包括有机溶液和无机溶液或熔 融盐为电解质，以石墨为电极形成的电化学体系。一胶将石墨 作为阳极，通过调节电位、电量去控制产物的阶结构，适于研 究插层反应热力学。
该法合成设备简单，合成量大，且产物结构稳定。在石墨层 间化合物合成上，该法不足之处是合成产物的稳定性要比其他 方法差，而且在水溶液中高电流下有副反应发生而很难得到一 阶化合物。
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石墨层间化合物具有广阔的应用前景，目前主要集中在电池材 料、高效催化剂、储氢材料、密封材料、高导电材料等方面。
插入剂：碱金属、卤素、金属卤化物、强氧化性含氧酸
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从插入层与石墨层之间的电子授受关系来说，主要分为两大 类： ➢插入层的电子向石墨层转移．称为施主型插层化合物，
这种方法设备简单，反应速度也快，对大量样品的合成很有效， 而且可以利用改变原始反应物石墨和插入物的比率达到所希望 的阶结构与组成；如Br—GIC、H2SO4—GIC。
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缺点： 形成的产物不稳定，如果液相中组分多，还可以形
成不稳定的多元石墨层间化合物。 用液相法合成低硫GIC，通过使用双氧水替代了部分浓硫酸，
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石墨层间化合物(简称GICs)是一种利用物理或化学的方法使 非炭质反应物插入石墨层间，与炭素的六角网络平面结合的 同时又保持了石墨层状结构的晶体化合物
石墨层间化合物不仅保持石墨优异的理化性质，而且由于插 人物质与炭层的相互作用而呈现出独特的物理与化学特性， 如高导电性、同位素分离效应、催化效应、密封效应等，因 此受到物理学家、化学学家和材料学家的重视，随之各个 国家都投人了大量的人力和物力进行研究。目前，全世界已 成功地合成出了400多种石墨层间化合物及其衍生物
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一 双室法
将待插入物质和石墨分别装入耐热玻璃管两侧，使插入物 加热蒸发产生的蒸汽与石墨反应。
实验中插入物质一侧的温度要高于石墨一侧的温度，以利 于插入物质形成蒸汽，同时防止生成的层间化合物在温度 过高时发生分解反应。
碱金属—GIC、卤化物—GIC的合成常用此法。
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目前，利用电化学法，以FeCl3—HCl，ZnCl2为电解质，已 成功合成了FeCl3一GIC、ZnCl2—GIC，并在KBr的水溶液中， 将溴插入到石墨中，结果石墨质量增加了10％，电阻率下降了 30%2020/4/13
四、 溶剂法
将某些金属或金属盐溶于非水溶剂中与石墨反应，常用 的溶剂有；液氨、SOCl2加有机溶剂(如苯)、萘加二甲氧 基乙烷等。
该法反应速度快，反应系统和过程简单易操作，适于大量合 成。但如何除去反应后附在石墨层间化合物上的反应物，以及获 得阶结构与组成一致的石墨层间化合物是一个值得探索的方面。
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三、 电荷转移
插入物质插层的过程就是一个电子转移的过程。 对于离子型GIC，插入物质的原子或分子以离子的形式存在 于范德华力间隙中。 ✓施主型GIC中，插入物质失去电子成为正离子，如K—GIC； ✓受主型GIC，插入物质获得电子成为负离子，如Br—GIC。
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四、层间距增大
优点： 可以控制GICs的阶指数和结构，反应结束后易将产物和反
应物分离。 缺点：
反应装置复杂，难以进行大量的合成，且反应时间长，反应 温度高，需在真空条件下操作。
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二、 液相法
将呈液态的插入物质与石墨混合，进行反应而生成石墨层间化 合物，反应中温度、时间对产物的阶结构有很大影响。