Ķīmiskās oksidācijas metode ir tradicionāla paplašināmā grafīta pagatavošanas metode. Šajā metodē dabisko pārslu grafītu sajauc ar atbilstošu oksidētāju un interkalējošo līdzekli, kontrolē noteiktā temperatūrā, pastāvīgi maisa un mazgā, filtrē un žāvē, lai iegūtu paplašināmu grafītu. Ķīmiskās oksidācijas metode ir kļuvusi par samērā nobriedušu metodi rūpniecībā ar vienkāršas iekārtas priekšrocībām, ērtu darbību un zemām izmaksām.
Ķīmiskās oksidācijas procesa posmi ietver oksidāciju un interkalāciju. Grafīta oksidēšana ir pamatnosacījums paplašināmā 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 skābēm un sārmiem, tāpēc oksidētāja pievienošana ir kļuvusi par nepieciešamo ķīmisko oksidāciju.
Ir daudz oksidētāju veidu, parasti izmantotie oksidētāji ir 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 oksidētājs, ko izmanto izplešanās grafīta pagatavošanai.
Oksidētāja ietekmē grafīts tiek oksidēts, un neitrālās tīkla makromolekulas grafīta slānī kļūst par plakanām makromolekulām ar pozitīvu lādiņu. Tā paša pozitīvā lādiņa atbaidīšanas efekta dēļ palielinās attālums starp grafīta slāņiem, kas nodrošina kanālu un telpu, lai interkalators vienmērīgi iekļūtu grafīta slānī. Paplašināmā grafīta sagatavošanas procesā interkalējošais līdzeklis galvenokārt ir skābe. Pēdējos gados pētnieki galvenokārt izmanto sērskābi, slāpekļskābi, fosforskābi, perhlorskābi, jaukto skābi un ledus etiķskābi.
Elektroķīmiskā metode ir nemainīgā strāvā, un ieliktņa ūdens šķīdums ir elektrolīts, grafīts un metāla materiāli (nerūsējošā tērauda materiāls, platīna plāksne, svina plāksne, titāna plāksne utt.) Veido saliktu anodu, metāla materiāli ir ievietoti elektrolītu kā katodu, veidojot slēgtu cilpu; Vai grafīts, kas suspendēts elektrolītā, elektrolītā, tajā pašā laikā ievietots negatīvajā un pozitīvajā plāksnē, caur diviem elektrodiem tiek aktivizēta metode, anodiskā oksidācija. Grafīta virsma tiek oksidēta līdz karbokācijai. Tajā pašā laikā elektrostatiskās pievilcības un koncentrācijas starpības difūzijas kombinētās iedarbības rezultātā starp grafīta slāņiem tiek iestrādāti skābes joni vai citi polārie starpklantu joni, veidojot izplešamu grafītu.
Salīdzinot ar ķīmiskās oksidācijas metodi, elektroķīmiskā metode paplašināmā grafīta pagatavošanai visā procesā, neizmantojot oksidētāju, apstrādes daudzums ir liels, kodīgo vielu atlikuma daudzums ir mazs, pēc reakcijas var pārstrādāt elektrolītu, tiek samazināts skābes daudzums, ietaupītas izmaksas, samazināts vides piesārņojums, iekārtu bojājumi ir zemi un tiek pagarināts kalpošanas laiks. Pēdējos gados elektroķīmiskā metode ir pakāpeniski kļuvusi par vēlamo metodi paplašināmā grafīta pagatavošanai, daudzi uzņēmumi ar daudzām priekšrocībām.
Gāzes fāzes difūzijas metode ir paplašināmā grafīta ražošana, saskaroties ar interkalatoru ar grafītu gāzveida formā un veicot interkalācijas reakciju. Parasti grafīts un ieliktnis tiek novietoti abos karstumizturīgā stikla reaktora galos, un vakuums tiek sūknēts un aizzīmogots, tāpēc to sauc arī par divu kameru metodi. Šo metodi bieži izmanto, lai rūpniecībā sintezētu halogenīdu -EG un sārmu metālu -EG.
Priekšrocības: var kontrolēt reaktora struktūru un kārtību, un reaģenti un produkti ir viegli atdalāmi.
Trūkumi: reakcijas ierīce ir sarežģītāka, darbība ir grūtāka, tāpēc izeja ir ierobežota, un reakcija, kas jāveic augstā temperatūrā, laiks ir garāks un reakcijas apstākļi ir ļoti augsti, sagatavošanas videi ir jābūt būt vakuumā, tāpēc ražošanas izmaksas ir salīdzinoši augstas, nav piemērotas liela mēroga ražošanas vajadzībām.
Jauktās šķidrās fāzes metode ir ievietotā materiāla tieša sajaukšana ar grafītu, aizsargājot inertās gāzes kustīgumu vai sildīšanas reakcijas blīvēšanas sistēmu, lai sagatavotu izplesties grafītu. To parasti izmanto sārmu metālu-grafīta starpslāņu 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 vairāk piemērots masveida ražošanai.
Trūkumi: Izveidotais produkts ir nestabils, ir grūti tikt galā ar brīvi ievietoto vielu, kas piestiprināta GIC virsmai, un ir grūti nodrošināt grafīta starpslāņu savienojumu konsistenci, kad notiek liels skaits sintēzes.
Kausēšanas metode ir grafīta sajaukšana ar interkalējošo materiālu un siltumu, lai sagatavotu izplešamu grafītu. Pamatojoties uz faktu, ka eitektiskie komponenti var pazemināt sistēmas kušanas temperatūru (zem katras sastāvdaļas kušanas temperatūras), tā ir metode trīskomponentu vai daudzkomponentu GIC, ievietojot starp grafīta slāņiem divas vai vairākas vielas (kurām jāspēj veidot izkausētu sāls sistēmu). Parasti izmanto metāla hlorīdu - GIC - ražošanā.
Priekšrocības: sintēzes produktam ir laba stabilitāte, viegli mazgājama, vienkārša reakcijas ierīce, zema reakcijas temperatūra, īss laiks, piemērots liela mēroga ražošanai.
Trūkumi: reakcijas procesā ir grūti kontrolēt pasūtījuma struktūru un produkta sastāvu, kā arī ir grūti nodrošināt pasūtījuma struktūras un produkta sastāva konsekvenci masu sintēzē.
Spiediena metode ir grafīta matricas sajaukšana ar sārmzemju metālu un retzemju metālu pulveri un reakcija, lai radītu M-GICS spiediena apstākļos.
Trūkumi: tikai tad, ja metāla tvaika spiediens pārsniedz noteiktu slieksni, var veikt ievietošanas reakciju; Tomēr temperatūra ir pārāk augsta, tāpēc metālu un grafītu var viegli veidot karbīdi, negatīva reakcija, tāpēc reakcijas temperatūra ir jāregulē noteiktā diapazonā. Retzemju metālu ievietošanas temperatūra ir ļoti augsta, tāpēc spiediens jāpieliek samaziniet reakcijas temperatūru. Šī metode ir piemērota metāla-GICS ar zemu kušanas temperatūru sagatavošanai, taču ierīce ir sarežģīta un darbības prasības ir stingras, tāpēc to tagad izmanto reti.
Sprādzienbīstamā metode parasti izmanto grafītu un izplešanās aģentu, piemēram, KClO4, Mg (ClO4) 2 · nH2O, Zn (NO3) 2 · nH2O piropirozus vai maisījumus, kas tiek pagatavoti, kad tie tiek uzkarsēti, vienlaikus oksidējot un interkalējot reakcijas kambija savienojumu. paplašināts "sprādzienbīstamā" veidā, tādējādi iegūstot paplašinātu grafītu.Kad kā izplešanās aģents tiek izmantots metāla sāls, produkts ir sarežģītāks, kurā ir ne tikai paplašināts grafīts, bet arī metāls.
