Interkaláty grafitu

Grafit je jedním z alotropů uhlíku, má vrstevnatou strukturu tvořenou rovinami sp² uhlíků. Jeho interkaláty jsou sloučeniny, které obsahují jiné atomy mezi vrstvami. Jejich obecný vzorec je CX_m, kde X je interkalovaný anion nebo kation. Koeficient m je zpravidla menší než 1.

Připravují se reakcemi grafitu s oxidačními nebo redukčními činidly, např. kovovým draslíkem nebo směsí kyslíku a kyseliny sírové. Mezi nejlépe prozkoumané systémy patří interkaláty grafitu s draslíkem, např. KC₈, KC₂₄, KC₃₆, KC₄₈ a KC₆₀.

Interkaláty mají odlišné vlastnosti od grafitu, liší se zbarvením i elektrickými vlastnostmi. Např. CaC₆ je supravodivý s hodnotou kritické teploty 11,5 K, za tlaku 8 GPa pak 15,1 K.

Příprava KC₈

Tento interkalát je asi nejznámější a nejvyužívanější. Připravuje se reakcí taveniny draslíku s grafitovým prachem. Draslík se postupně vstřebává do grafitu jehož barva se mění z černé na bronzovou.

Příprava CaC₆

Tento interkalát není možné připravit přímou reakcí vápníku s grafitem, protože by byla nutná vysoká teplota, za které dochází ke vzniku karbidu vápníku, CaC₂. Jako tavidlo se využívá kovové lithium, které sníží teplotu tání na 400-450 °C. Ale je nutné zabránit vzniku interkalátů grafitu s lithiem.[2]

Příprava reakce probíhá v suchém boxu naplněném argonem, kde jsou smíseny vápník s lithiem v poměru 3-4:1, tato směs taje v teplotním rozmezí 400-450 °C, což stačí, aby se předešlo rozpadu grafitových vrstev. Směs je roztavena v trubkové peci a je k ní přidán grafit.

Připravená reakční směs se zahřívá po dobu 10 dní na teplotu 350 °C, tato dlouhá doba je nutná, aby v produktu nebylo přítomno lithium.

Literatura

1. Graphite intercalation compound
2. Synthesis and superconducting properties of CaC6

Navigace