ФТОРИСТЫЙ УГЛЕРОД И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

ФТОРИСТЫЙ УГЛЕРОД И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ


RU (11) 2054375 (13) C1

(51) 6 C01B31/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4282827/26 
(22) Дата подачи заявки: 1987.05.15 
(45) Опубликовано: 1996.02.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Патент США N 3674432, кл. C 01B 7/00, 1972. Авторское свидетельство СССР N 577175, кл. C 01B 31/00, 1975. 
(71) Заявитель(и): Институт неорганической химии СО АН СССР; Институт катализа СО АН СССР; Конструкторско-технологический институт технического углерода СО РАН 
(72) Автор(ы): Земсков С.В.; Горностаев Л.Л.; Митькин В.Н.; Ермаков Ю.И.; Лисицын А.С.; Лихолобов В.А.; Кедринский И.А.; Погодаев В.П.; Плаксин Г.В.; Суровикин В.Ф. 
(73) Патентообладатель(и): Институт неорганической химии СО РАН; Институт катализа СО РАН; Конструкторско-технологический институт технического углерода СО РАН 

(54) ФТОРИСТЫЙ УГЛЕРОД И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 

Изобретение относится к соединениям на основе фтористого углерода типа (CFx)n и к технологии их получения и может быть использовано преимущественно при изготовлении электродов химических источников тока (ХИТ). Цель - улучшение емкостных и разрядных характеристик ХИТ. Изобретением является фтористый углерод для электродов ХИТ, содержащий CF и CF2-группы в соотношении 2 - 4,5 : 1, при этом группы CF2 внутри плоскостей (CF)n, где n = 3000 - 50000, и соответствуют формуле CFx, где x = 1,18 - 1,33. Изобретение представляет также способ получения фтористого углерода, включающий обработку сажи, уплотненной пиролитическим углеродом, фторирующим агентом - фтором или трифторидом хлора, и инертным газом, взятых в соотношении 1 : 1 - 3, при 200 - 400oС. Фторуглерод содержит 65,5 - 67,8% фтора, обладает повышенной удельной поверхностью 350 - 500 м2/г и низкой пористостью. ХИТ с использованием электрода из фторуглерода CF1,33 имеет ток разряда 100 мкА/см2 при напряжении разряда 2,2 - 2,3 В. 2 с. и. 2 з. п. ф-лы, 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к соединениям на основе фтористого углерода типа (CFx)n и к технологии их получения и может быть использовано преимущественно при изготовлении электродов химических источников тока.

Целью изобретения является улучшение емкостных и разрядных характеристик химических источников тока.

П р и м е р. 2 г углеродного материала, представляющего собой сажу, уплотненную пиролитическим углеродом, насыпают тонким слоем в никелевую лодочку и помещают в реактор, в который подают газовую смесь гелия и фтора при отношении He:F2 1:1 с расходом фтора 7 г/ч, Температура устанавливается 260оС и фторирование проводят 3 ч, после чего реактор охлаждают в потоке инертного газа. Вес полученного продукта 2,4 г, содержание фтора 66,430,2. Состав соответствует формуле CF1,25.

В табл.1. показано изменение состава, выхода, удельной поверхности фтористого углерода по изобретению в зависимости от условий его получения и процент энергоотдачи фтора катодом химического источника тока.

Получаемый фторуглерод состоит из частиц, которые являются полусферами, или, точнее, чечевицами с размером 500-2000 , толщиной около 50-250 . Межслоевое расстояние составляет 6,7 , а состав по данным химического анализа соответствует формуле CF1,18-1,33. Объем пор составляет 0,5-0,6 см3/г, а удельная поверхность 350-500 м2/г. В ИК-спектре этого соединения наряду с сильной полосой при 1220 см-1, относящейся к колебаниям С-F, присутствуют также сильные асимметричные колебаний CF2-групп пpи 1070 и 1340 см-1. Отсутствие других колебаний говорит о том, что CF2-группы не образуют свой собственный скелет типа -CF2-CF2, а являются точечными, т.е. не связанными друг с другом. Группы CF2 размещены внутри базальных плоскостей (CF)n, где n 3000-50000. Число n вычисляется исходя из размера частиц 500-2000 по базальной плоскости. Соотношение групп CF:CF2 2-4,5:1, при этом CF2- группы размещены внутри плоскостей CFn-скелета.

Фторуглерод по изобретению обладает повышенным содержанием фтора в пределах 65,5-67,8% и повышенной удельной поверхностью, составляющей 350-500 м2/г и имеет низкую пористость 0,5-0,6 см3/г. Благодаря высокой удельной поверхности фторуглерода химический элемент выдерживает кратковременную (2-3 с) нагрузку большим током (10-15 мА/см2).

В табл.2 представлены данные сравнительного анализа характеристик химических источников тока с использованием фторуглерода по изобретению и из прототипа.

Данные табл. 2 показывают, что фторуглерод по изобретению обеспечивает более высокое напряжение и ток разряда, а также большую удельную емкость химических источников тока, что повышает их эксплуатационные характеристики. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Фтористый углерод для электродов химических источников тока, содержащий группы CF и CF2, отличающийся тем, что, с целью улучшения емкостных и разрядных характеристик химических источников тока, он содержит группы CF и CF2 в соотношении 2 - 4,5 : 1, при этом группы CF2 размещены внутри плоскостей (CF)n, где n = 3000 - 50000.

2. Углерод по п.1, отличающийся тем, что он соответствует химической формуле CFx, где x = 1,18 - 1,33.

3. Способ получения фтористого углерода, включающий обработку углеродного материала фторирующим реагентом и инертным газом, отличающийся тем, что, с целью улучшения емкостных и разрядных характеристик источников тока, в качестве углеродного материала используют сажу, уплотненную пиролитическим углеродом, и обработку ее ведут фторирующим реагентом в расчете на фтор и инертным газом, взятых в соотношении 1 : (1 - 3), при 200 - 400oС.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве фторирующего реагента используют фтор или фторид хлора.