Cheminis oksidacijos metodas yra tradicinis būdas išplėsti grafitą. Taikant šį metodą, natūralus dribsnių grafitas sumaišomas su tinkamu oksidatoriumi ir interkaluojančia medžiaga, kontroliuojamas tam tikroje temperatūroje, nuolat maišomas, plaunamas, filtruojamas ir džiovinamas, kad būtų gautas išsiplėtęs grafitas. Cheminis oksidacijos metodas pramonėje tapo gana brandžiu metodu, turintis paprastos įrangos, patogios eksploatacijos ir mažos kainos pranašumų.
Cheminio oksidacijos proceso etapai apima oksidaciją ir interkaliaciją. Grafito oksidacija yra pagrindinė besiplečiančio grafito susidarymo sąlyga, nes tai, ar interkalavimo reakcija gali vykti sklandžiai, priklauso nuo atidarymo tarp grafito sluoksnių laipsnio. Ir natūralus grafitas kambaryje temperatūra turi puikų stabilumą ir atsparumą rūgštims bei šarmams, todėl nereaguoja su rūgštimis ir šarmais, todėl oksidatoriaus pridėjimas tapo būtinu pagrindiniu cheminės oksidacijos komponentu.
Yra daug rūšių oksidatorių, dažniausiai naudojami oksidatoriai yra kieti oksidatoriai (pvz., Kalio permanganatas, kalio dichromatas, chromo trioksidas, kalio chloratas ir kt.), Taip pat gali būti kai kurie oksiduojantys skysti oksidatoriai (pvz., Vandenilio peroksidas, azoto rūgštis ir kt.). ). Pastaraisiais metais nustatyta, kad kalio permanganatas yra pagrindinis oksidatorius, naudojamas besiplečiant grafitui.
Veikiant oksidatoriui, grafitas oksiduojamas, o neutralios tinklo makromolekulės grafito sluoksnyje tampa plokščiomis makromolekulėmis, turinčiomis teigiamą krūvį. Dėl to paties teigiamo krūvio atstumiančio poveikio padidėja atstumas tarp grafito sluoksnių, o tai suteikia kanalą ir erdvę interkalatoriui sklandžiai patekti į grafito sluoksnį. Ruošiant plečiamą grafitą, interkaluojantis agentas daugiausia yra rūgštis. Pastaraisiais metais mokslininkai daugiausia naudoja sieros rūgštį, azoto rūgštį, fosforo rūgštį, perchloro rūgštį, mišrią rūgštį ir ledinę acto rūgštį.
Elektrocheminis metodas veikia esant pastoviai srovei, o vandeninis įdėklo tirpalas, kaip elektrolitas, grafitas ir metalo medžiagos (nerūdijančio plieno medžiaga, platinos plokštė, švino plokštė, titano plokštė ir kt.) Sudaro sudėtinį anodą, metalines medžiagas, įterptas į elektrolitas kaip katodas, sudarantis uždarą kilpą; Arba grafitas, suspenduotas elektrolite, elektrolite, tuo pačiu metu įterpiamas į neigiamą ir teigiamą plokštelę, per du elektrodus įjungiamas metodas, anodinė oksidacija. Grafito paviršius oksiduojamas iki karbonizacijos. Tuo pačiu metu, kartu veikiant elektrostatinei traukai ir koncentracijos skirtumo difuzijai, tarp grafito sluoksnių įterpiami rūgštiniai jonai ar kiti poliniai tarpkalantiniai jonai, kad susidarytų išsiplėtęs grafitas.
Palyginti su cheminio oksidacijos metodu, elektrocheminis metodas, skirtas išplėsti grafitą visame procese, nenaudojant oksidatoriaus, apdorojimo kiekis yra didelis, likęs korozinių medžiagų kiekis yra mažas, po reakcijos elektrolitas gali būti perdirbamas, sumažėja rūgšties kiekis, sutaupomos išlaidos, sumažinama aplinkos tarša, maža įrangos žala ir prailginamas tarnavimo laikas. Pastaraisiais metais elektrocheminis metodas palaipsniui tapo pageidaujamu išplėstinio grafito paruošimo metodu. daug įmonių, turinčių daug privalumų.
Dujų fazės difuzijos metodas yra gaminti išsiplėtusį grafitą, liečiant interkalatorių su dujiniu grafitu ir reaguojant į tarpus. Paprastai grafitas ir įdėklas dedami į abu karščiui atsparaus stiklo reaktoriaus galus, o vakuumas pumpuojamas ir sandarus, todėl jis taip pat žinomas kaip dviejų kamerų metodas. Šis metodas pramonėje dažnai naudojamas halogenidams -EG ir šarminiams metalams sintezuoti.
Privalumai: galima kontroliuoti reaktoriaus struktūrą ir tvarką, o reagentai ir produktai gali būti lengvai atskirti.
Trūkumai: reakcijos įtaisas yra sudėtingesnis, operacija sunkesnė, todėl išeiga yra ribota, o reakcija, kuri turi būti atliekama esant aukštai temperatūrai, laikas yra ilgesnis, o reakcijos sąlygos yra labai aukštos, paruošimo aplinka turi būti būti vakuuminis, todėl gamybos kaina yra gana didelė, netinka didelio masto gamybai.
Mišrios skystos fazės metodas yra tiesiogiai sumaišyti įterptą medžiagą su grafitu, apsaugant inertinių dujų judrumą arba sandarinimo sistemą kaitinimo reakcijai, kad būtų paruoštas išsiplėtęs grafitas. Jis dažniausiai naudojamas šarminių metalų-grafito tarpsluoksnių junginių (GIC) sintezei.
Privalumai: Reakcijos procesas yra paprastas, reakcijos greitis yra greitas, keičiant grafito žaliavų ir įdėklų santykį, galima pasiekti tam tikrą plečiamo grafito struktūrą ir sudėtį, labiau tinkančią masinei gamybai.
Trūkumai: susidaręs produktas yra nestabilus, sunku susidoroti su laisvai įterpta medžiaga, pritvirtinta prie GIC paviršiaus, ir sunku užtikrinti grafito tarpsluoksnių junginių nuoseklumą, kai yra daug sintezės.
Lydymo metodas yra sumaišyti grafitą su interkaluojančia medžiaga ir šiluma, kad būtų paruoštas išsiplėtęs grafitas. Atsižvelgiant į tai, kad eutektiniai komponentai gali sumažinti sistemos lydymosi temperatūrą (žemiau kiekvieno komponento lydymosi temperatūros), tai yra trijų ar daugiakomponentių GIC, vienu metu tarp grafito sluoksnių įterpiant dvi ar daugiau medžiagų (kurios turi sudaryti išlydytos druskos sistemą). Paprastai naudojamas metalo chloridams - GIC.
Privalumai: sintezės produktas turi gerą stabilumą, lengvai plaunamas, paprastas reakcijos įtaisas, žema reakcijos temperatūra, trumpas laikas, tinka didelio masto gamybai.
Trūkumai: reakcijos procese sunku kontroliuoti užsakymo struktūrą ir produkto sudėtį, taip pat sunku užtikrinti masės sintezėje produkto tvarkos struktūros ir sudėties nuoseklumą.
Slėgio metodas yra sumaišyti grafito matricą su šarminių žemių metalu ir retųjų žemių metalų milteliais ir sureaguoti, kad susidarytų M-GICS esant slėgiui.
Trūkumai: tik tada, kai metalo garų slėgis viršija tam tikrą ribą, galima atlikti įterpimo reakciją; Tačiau temperatūra yra per aukšta, todėl metalas ir grafitas gali sudaryti karbidus, neigiama reakcija, todėl reakcijos temperatūra turi būti reguliuojama tam tikrame diapazone. Retųjų žemių metalų įterpimo temperatūra yra labai aukšta, todėl slėgis turi būti sumažinti reakcijos temperatūrą. Šis metodas tinka metalo-GICS, kurio lydymosi temperatūra yra maža, paruošimui, tačiau prietaisas yra sudėtingas ir eksploatavimo reikalavimai yra griežti, todėl dabar jis retai naudojamas.
Sprogstamasis metodas paprastai naudoja grafitą ir išsiplėtimo agentą, pvz., KClO4, Mg (ClO4) 2 · nH2O, Zn (NO3) 2 · nH2O piropirusus arba mišinius, paruoštus kaitinant, grafitas tuo pačiu metu oksiduoja ir interkaluoja reakcijos kambio junginį. išplėsta „sprogstamu“ būdu, taip gaunant išplėstą grafitą.Kai metalo druska naudojama kaip išsiplėtimo priemonė, produktas yra sudėtingesnis, kuriame yra ne tik išplėstas grafitas, bet ir metalas.
