Ķīmiskās oksidācijas metode ir tradicionāla izpūšamā grafīta sagatavošanas metode. Izmantojot šo metodi, dabisko pārslu grafītu sajauc ar piemērotu oksidētāju un interkalācijas līdzekli, kontrolē noteiktā temperatūrā, pastāvīgi maisa un mazgā, filtrē un žāvē, lai iegūtu izplešamu grafītu. Ķīmiskās oksidācijas metode ir kļuvusi par salīdzinoši nobriedušu metodi rūpniecībā ar vienkārša aprīkojuma, ērtas darbības un zemu izmaksu priekšrocībām.
Ķīmiskās oksidācijas procesa posmi ietver oksidāciju un interkalāciju. Grafīta oksidēšana ir pamatnosacījums izplešanās grafīta veidošanai, jo tas, vai interkalācijas reakcija var noritēt vienmērīgi, ir atkarīgs no atvēršanās pakāpes starp grafīta slāņiem. Un dabiskais grafīts telpā temperatūrai ir lieliska stabilitāte un izturība pret skābēm un sārmiem, tāpēc tā nereaģē ar skābi un sārmu, tāpēc oksidētāja pievienošana ir kļuvusi par nepieciešamo ķīmiskās oksidācijas galveno sastāvdaļu.
Ir daudz veidu oksidētāju, parasti tiek izmantoti cietie oksidētāji (piemēram, kālija permanganāts, kālija dihromāts, hroma trioksīds, kālija hlorāts utt.), Var būt arī daži oksidējoši šķidri oksidētāji (piemēram, ūdeņraža peroksīds, slāpekļskābe utt.). ). Pēdējos gados ir konstatēts, ka kālija permanganāts ir galvenais oksidants, ko izmanto paplašināmā grafīta pagatavošanā.
Oksidētāja iedarbībā grafīts tiek oksidēts un neitrālās tīkla makromolekulas grafīta slānī kļūst par plakanām makromolekulām ar pozitīvu lādiņu. Pateicoties viena un tā paša pozitīvā lādiņa atgrūdošajam efektam, palielinās attālums starp grafīta slāņiem, kas nodrošina kanālu un telpu, lai interkalators vienmērīgi iekļūtu grafīta slānī. Paplašināmā grafīta sagatavošanas procesā interkalācijas līdzeklis galvenokārt ir skābe. Pēdējos gados pētnieki galvenokārt izmanto sērskābi, slāpekļskābi, fosforskābi, perhlorskābi, jauktu skābi un ledus etiķskābi.
Elektroķīmiskā metode ir pastāvīgā strāvā, ar ieliktņa ūdens šķīdumu, jo elektrolīts, grafīts un metāla materiāli (nerūsējošais tērauds, platīna plāksne, svina plāksne, titāna plāksne utt.) veido kompozītmateriālu anodu, metāla materiāli tiek ievietoti elektrolīts kā katods, kas veido slēgtu cilpu; Vai arī grafīts, kas suspendēts elektrolītā, elektrolītā vienlaikus ievietots negatīvajā un pozitīvajā plāksnē, caur diviem elektrodiem tiek iedarbināta metode, anodiskā oksidēšana. Grafīta virsma tiek oksidēta līdz karbokācijai. Tajā pašā laikā elektrostatiskās pievilkšanās un koncentrācijas starpības difūzijas rezultātā starp grafīta slāņiem tiek iestrādāti skābes joni vai citi polārie interkalantu joni, veidojot paplašināmu grafītu.
Salīdzinot ar ķīmiskās oksidācijas metodi, elektroķīmiskā metode paplašināmā grafīta iegūšanai visā procesā, neizmantojot oksidētāju, apstrādes daudzums ir liels, korozīvo vielu atlikušais daudzums ir mazs, elektrolītu pēc reakcijas var pārstrādāt, tiek samazināts skābes daudzums, tiek ietaupītas izmaksas, tiek samazināts vides piesārņojums, mazi bojājumi aprīkojumam un pagarināts kalpošanas laiks. Pēdējos gados elektroķīmiskā metode pakāpeniski ir kļuvusi par ieteicamo metodi izpūšamā grafīta pagatavošanai. daudzi uzņēmumi ar daudzām priekšrocībām.
Gāzfāzes difūzijas metode ir paplašināta grafīta ražošana, saskaroties starpkalatorā ar grafītu gāzveida formā un interkalācijas reakcijā. Parasti grafīts un ieliktnis tiek novietoti abos karstumizturīgā stikla reaktora galos, un vakuums tiek sūknēts un noslēgts, tāpēc to sauc arī par divkameru metodi.Šo metodi bieži izmanto, lai rūpniecībā sintezētu halogenīdus -EG un sārmu metālus -EG.
Priekšrocības: var kontrolēt reaktora struktūru un secību, kā arī viegli atdalīt reaģentus un produktus.
Trūkumi: reakcijas ierīce ir sarežģītāka, darbība ir grūtāka, tāpēc jauda ir ierobežota, un reakcija ir jāveic augstas temperatūras apstākļos, laiks ir ilgāks un reakcijas apstākļi ir ļoti augsti, sagatavošanas videi ir jābūt būt vakuumam, tāpēc ražošanas izmaksas ir salīdzinoši augstas, nav piemērotas liela mēroga ražošanas lietojumprogrammām.
Jauktās šķidrās fāzes metode ir tieši ievietotā materiāla sajaukšana ar grafītu, aizsargājot inertās gāzes kustīgumu vai blīvēšanas sistēmu karsēšanas reakcijai, lai sagatavotu izpūšamo grafītu. To parasti izmanto sārmu metālu-grafīta starpslāņa savienojumu (GIC) sintēzei.
Priekšrocības: reakcijas process ir vienkāršs, reakcijas ātrums ir ātrs, mainot grafīta izejvielu un ieliktņu attiecību, var sasniegt noteiktu paplašināmā grafīta struktūru un sastāvu, kas ir piemērotāks masveida ražošanai.
Trūkumi: Izveidotais produkts ir nestabils, ir grūti tikt galā ar brīvi ievietoto vielu, kas pievienota GIC virsmai, un ir grūti nodrošināt grafīta starpslāņu savienojumu konsistenci, veicot lielu skaitu sintēzes.
Kušanas metode ir grafīta sajaukšana ar interkalācijas materiālu un karsēšanu, lai iegūtu izpūšamu grafītu. Pamatojoties uz to, ka eitektiskie komponenti var pazemināt sistēmas kušanas temperatūru (zem katra komponenta kušanas temperatūras), tā ir metode trīskomponentu vai daudzkomponentu GIC ievietojot divas vai vairākas vielas (kurām jāspēj veidot izkausētu sāļu sistēmu) starp grafīta slāņiem vienlaicīgi.Parasti izmanto metālu hlorīdu gatavošanā - GIC.
Priekšrocības: Sintēzes produktam ir laba stabilitāte, viegli mazgājams, vienkārša reakcijas ierīce, zema reakcijas temperatūra, īss laiks, piemērots liela mēroga ražošanai.
Trūkumi: reakcijas procesā ir grūti kontrolēt produkta pasūtījuma struktūru un sastāvu, un masu sintēzē ir grūti nodrošināt produkta pasūtījuma struktūras un sastāva konsekvenci.
Spiediena metode ir sajaukt grafīta matricu ar sārmzemju metālu un retzemju metālu pulveri un reaģēt, lai radītu M-GICS zem spiediena.
Trūkumi: tikai tad, kad metāla tvaika spiediens pārsniedz noteiktu slieksni, var veikt ievietošanas reakciju; Tomēr temperatūra ir pārāk augsta, viegli izraisīt metāla un grafīta karbīdu veidošanos, negatīva reakcija, tāpēc reakcijas temperatūra ir jāregulē noteiktā diapazonā.Retzemju metālu ievietošanas temperatūra ir ļoti augsta, tāpēc ir jāpieliek spiediens samaziniet reakcijas temperatūru.Šī metode ir piemērota metāla-GICS ar zemu kušanas temperatūru pagatavošanai, taču ierīce ir sarežģīta un darbības prasības ir stingras, tāpēc šobrīd to izmanto reti.
Sprādzienbīstamā metodē parasti izmanto grafītu un izplešanās aģentus, piemēram, KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O piropirosus vai maisījumus, kurus karsējot, grafīts vienlaikus oksidē un interkalācijas reakcijā veido kambija savienojumu, kas pēc tam tiek izpūstas "sprādzienbīstamā" veidā, tādējādi iegūstot uzpūstu grafītu. Izmantojot metāla sāli kā izplešanās līdzekli, produkts ir sarežģītāks, kurā ir ne tikai uzpūsts grafīts, bet arī metāls.
