Cheminės oksidacijos metodas yra tradicinis plečiamojo grafito gamybos būdas. Taikant šį metodą, natūralus dribsnių grafitas sumaišomas su atitinkamu oksidatoriumi ir tarpikliu, kontroliuojamas tam tikroje temperatūroje, nuolat maišomas ir plaunamas, filtruojamas ir džiovinamas, kad būtų gautas plečiamasis grafitas. Cheminės oksidacijos metodas tapo gana brandžiu metodu pramonėje, turintis paprastos įrangos, patogios eksploatacijos ir mažos kainos privalumus.
Cheminės oksidacijos proceso etapai apima oksidaciją ir interkalaciją. Grafito oksidacija yra pagrindinė besiplečiančio grafito susidarymo sąlyga, nes ar interkaliacijos reakcija gali vykti sklandžiai, priklauso nuo atsivėrimo tarp grafito sluoksnių laipsnio. Ir natūralus grafitas kambaryje temperatūra pasižymi puikiu stabilumu ir atsparumu rūgštims bei šarmams, todėl nereaguoja su rūgštimis ir šarmais, todėl oksidatoriaus pridėjimas tapo būtinu pagrindiniu cheminės oksidacijos komponentu.
Yra daug rūšių oksidantų, dažniausiai naudojami kietieji oksidantai (tokie kaip kalio permanganatas, kalio dichromatas, chromo trioksidas, kalio chloratas ir kt.), taip pat gali būti kai kurie oksiduojantys skysti oksidantai (tokie kaip vandenilio peroksidas, azoto rūgštis ir kt.). ). Pastaraisiais metais nustatyta, kad kalio permanganatas yra pagrindinis oksidatorius, naudojamas ruošiant besiplečiantį grafitą.
Veikiant oksidatoriui, grafitas oksiduojamas ir neutralios tinklo makromolekulės grafito sluoksnyje tampa plokščiomis makromolekulėmis, turinčiomis teigiamą krūvį. Dėl to paties teigiamo krūvio atstumiančio poveikio didėja atstumas tarp grafito sluoksnių, o tai suteikia kanalą ir erdvę tarpkalatoriui sklandžiai patekti į grafito sluoksnį. Ruošiant besiplečiantį grafitą, tarpinė medžiaga daugiausia yra rūgštis. Pastaraisiais metais mokslininkai daugiausia naudoja sieros rūgštį, azoto rūgštį, fosforo rūgštį, perchloro rūgštį, mišrią rūgštį ir ledinę acto rūgštį.
Elektrocheminis metodas yra pastovioje srovėje, kai įdėklo vandeninis tirpalas elektrolitas, grafitas ir metalinės medžiagos (nerūdijančio plieno medžiaga, platinos plokštė, švino plokštė, titano plokštė ir kt.) sudaro kompozitinį anodą, o metalinės medžiagos įterpiamos į elektrolitas kaip katodas, sudarantis uždarą kilpą; Arba grafitas, pakabintas elektrolite, į elektrolitą tuo pačiu metu įterpiamas į neigiamą ir teigiamą plokštę, per du elektrodus įjungiamas energijos metodas, anodinė oksidacija. Grafito paviršius oksiduojamas iki karbokacijos. Tuo pačiu metu, kartu veikiant elektrostatinei traukai ir koncentracijos skirtumo difuzijai, tarp grafito sluoksnių įterpiami rūgščių jonai ar kiti poliniai tarpkalantiniai jonai, kad susidarytų besiplečiantis grafitas.
Palyginti su cheminiu oksidacijos metodu, elektrocheminis besiplečiančio grafito paruošimo būdas visame procese nenaudojant oksidanto, apdorojimo kiekis yra didelis, liekamasis korozinių medžiagų kiekis yra mažas, elektrolitas gali būti perdirbtas po reakcijos, sumažinamas rūgšties kiekis, sutaupoma sąnaudų, mažėja aplinkos tarša, maža įrangos žala, pailgėja tarnavimo laikas. Pastaraisiais metais elektrocheminis metodas pamažu tapo pageidaujamu plečiamojo grafito paruošimo būdu. daug įmonių, turinčių daug privalumų.
Dujinės fazės difuzijos metodas yra besiplečiančio grafito gamyba, kai tarpkalatorius kontaktuoja su dujiniu grafitu ir vyksta interkaliavimo reakcija. Paprastai grafitas ir įdėklas dedami abiejuose karščiui atsparaus stiklo reaktoriaus galuose, o vakuumas pumpuojamas ir pumpuojamas. sandarus, todėl jis taip pat žinomas kaip dviejų kamerų metodas. Šis metodas dažnai naudojamas pramonėje sintetinant halogenidą -EG ir šarminį metalą -EG.
Privalumai: galima valdyti reaktoriaus struktūrą ir tvarką, o reagentus ir produktus galima lengvai atskirti.
Trūkumai: reakcijos įtaisas yra sudėtingesnis, operacija sunkesnė, todėl išeiga ribota, o reakcija turi būti vykdoma aukštoje temperatūroje, laikas ilgesnis, o reakcijos sąlygos labai aukštos, paruošimo aplinka turi būti būti vakuumas, todėl gamybos sąnaudos yra gana didelės, netinka didelės apimties gamybai.
Mišrios skystosios fazės metodas yra tiesiogiai sumaišyti įterptą medžiagą su grafitu, apsaugant nuo inertinių dujų mobilumo arba sandarinimo sistemos šildymo reakcijai, kad būtų gautas plečiamasis grafitas. Jis dažniausiai naudojamas šarminių metalų ir grafito tarpsluoksnių junginių (GIC) sintezei.
Privalumai: Reakcijos procesas paprastas, reakcijos greitis greitas, keičiant grafito žaliavų ir įdėklų santykį galima pasiekti tam tikrą plečiamo grafito struktūrą ir sudėtį, labiau tinkančią masinei gamybai.
Trūkumai: Susidaręs produktas nestabilus, sunku susidoroti su laisvai įterpta medžiaga, prilipusia prie GIC paviršiaus, o grafito tarpsluoksnių junginių konsistenciją sunku užtikrinti esant dideliam sintezės kiekiui.
Lydymosi metodas yra grafito sumaišymas su įsiterpusia medžiaga ir šiluma, kad būtų gautas plečiamasis grafitas. Atsižvelgiant į tai, kad eutektiniai komponentai gali sumažinti sistemos lydymosi temperatūrą (žemiau kiekvieno komponento lydymosi temperatūros), tai yra metodas, skirtas trinarius arba daugiakomponentinius GIC įterpiant dvi ar daugiau medžiagų (kurios turi sugebėti sudaryti išlydytų druskų sistemą) tarp grafito sluoksnių vienu metu.Paprastai naudojami metalų chloridams ruošti – GIC.
Privalumai: Sintezės produktas turi gerą stabilumą, lengvai plaunamas, paprastas reakcijos įtaisas, žema reakcijos temperatūra, trumpas laikas, tinkamas didelio masto gamybai.
Trūkumai: reakcijos procese sunku kontroliuoti produkto užsakymo struktūrą ir sudėtį, o masinėje sintezėje sunku užtikrinti produkto užsakymo struktūros ir sudėties nuoseklumą.
Slėginis metodas yra sumaišyti grafito matricą su šarminių žemių metalų ir retųjų žemių metalų milteliais ir reaguoti, kad susidarytų M-GICS esant slėgiui.
Trūkumai: Įterpimo reakciją galima atlikti tik tada, kai metalo garų slėgis viršija tam tikrą ribą; Tačiau temperatūra per aukšta, lengva sukelti metalo ir grafito karbidų susidarymą, neigiama reakcija, todėl reakcijos temperatūra turi būti reguliuojama tam tikrame diapazone.Retųjų žemių metalų įterpimo temperatūra yra labai aukšta, todėl reikia spausti sumažinti reakcijos temperatūrą.Šis metodas tinka žemos lydymosi temperatūros metalo-GICS ruošimui, tačiau įrenginys yra sudėtingas, o veikimo reikalavimai griežti, todėl dabar retai naudojamas.
Sprogstamojo metodo atveju dažniausiai naudojamas grafitas ir plėtimosi agentai, tokie kaip KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O piropirai arba mišiniai, paruošti, kai kaitinant, grafitas vienu metu oksiduojasi ir interkaliuojasi kambio junginiu, kuris vėliau yra plečiamas "sprogiu" būdu, taip gaunamas išsiplėtęs grafitas. Kai plečiamoji medžiaga naudojama metalo druska, gaminys yra sudėtingesnis, jame yra ne tik išsiplėtusio grafito, bet ir metalo.
