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 CXm, 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.

Struktura grafitu nterkalovaného draslíkem. Zdroj: Ben Mills/Commons

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 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

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr