Metóda chemickej oxidácie je tradičnou metódou na výrobu expandovateľného grafitu. Pri tejto metóde sa prírodný vločkový grafit zmieša s vhodným oxidantom a interkalačným činidlom, kontroluje sa pri určitej teplote, neustále sa mieša a premyje, filtruje a suší, aby sa získal expandovateľný grafit. Metóda chemickej oxidácie sa stala v priemysle relatívne vyspelou metódou s výhodami jednoduchého zariadenia, pohodlnej obsluhy a nízkych nákladov.
Procesné kroky chemickej oxidácie zahŕňajú oxidáciu a interkaláciu. Oxidácia grafitu je základnou podmienkou pre tvorbu expandovateľného grafitu, pretože to, či interkalačná reakcia môže prebiehať hladko, závisí od stupňa otvorenia medzi vrstvami grafitu. A prírodný grafit v miestnosti teplota má vynikajúcu stabilitu a odolnosť voči kyselinám a zásadám, takže nereaguje s kyselinami a zásadami, preto sa pridanie oxidantu stalo nevyhnutnou kľúčovou zložkou chemickej oxidácie.
Existuje mnoho druhov oxidantov, všeobecne používanými oxidantmi sú tuhé oxidanty (ako napríklad manganistan draselný, dvojchróman draselný, oxid chromitý, chlorečnan draselný atď.), Môžu to byť aj niektoré oxidačné kvapalné oxidačné činidlá (ako je peroxid vodíka, kyselina dusičná atď.) ). V posledných rokoch sa zistilo, že manganistan draselný je hlavným oxidačným činidlom používaným pri príprave expandovateľného grafitu.
Pôsobením oxidačného činidla sa grafit oxiduje a z makromolekúl neutrálnej siete v grafitovej vrstve sa stávajú planárne makromolekuly s kladným nábojom. V dôsledku odpudivého účinku rovnakého kladného náboja sa vzdialenosť medzi grafitovými vrstvami zvyšuje, čo poskytuje kanál a priestor pre interkalátor pre hladký vstup do grafitovej vrstvy. Pri procese výroby expandovateľného grafitu je interkalačným činidlom predovšetkým kyselina. V posledných rokoch vedci používajú hlavne kyselinu sírovú, dusičnú, fosforečnú, chloristú, zmiešanú a ľadovú kyselinu octovú.
Elektrochemická metóda prebieha v konštantnom prúde, pričom vodný roztok vložky tvorí elektrolyt, grafit a kovové materiály (materiál z nehrdzavejúcej ocele, platinová platňa, olovená doska, titánová platňa atď.) Predstavujú kompozitnú anódu, kovové materiály vložené do elektrolyt ako katóda, tvoriaci uzavretú slučku; Alebo grafit suspendovaný v elektrolyte, v elektrolyte súčasne vloženom do negatívnej a pozitívnej platne, prostredníctvom dvoch elektród je napájaná metóda, anodická oxidácia. Povrch grafitu je oxidovaný na karbokationciu. Pri kombinovanom pôsobení difúzie elektrostatickej príťažlivosti a rozdielu koncentrácií sú súčasne medzi vrstvy grafitu vložené kyslé ióny alebo iné polárne interkalantové ióny za vzniku expandovateľného grafitu.
V porovnaní s metódou chemickej oxidácie, elektrochemickou metódou na výrobu roztiahnuteľného grafitu v celom procese bez použitia oxidačného činidla, je množstvo úpravy veľké, zvyškové množstvo korozívnych látok je malé, elektrolyt je možné po reakcii recyklovať, množstvo kyseliny sa zníži, náklady sa ušetria, zníži sa znečistenie životného prostredia, poškodí sa zariadenie a predĺži sa životnosť. V posledných rokoch sa elektrochemická metóda postupne stáva preferovanou metódou prípravy expandovateľného grafitu pomocou veľa podnikov s mnohými výhodami.
Metóda difúzie v plynnej fáze je vyrábať expandovateľný grafit kontaktovaním interkátora s grafitom v plynnej forme a interkalačnou reakciou. Vo všeobecnosti sú grafit a vložka umiestnené na oboch koncoch tepelne odolného skleneného reaktora a vákuum je čerpané a zapečatené, takže je tiež známa ako dvojkomorová metóda. Táto metóda sa často používa na syntézu halogenidu -EG a alkalického kovu -EG v priemysle.
Výhody: štruktúru a poradie reaktora je možné ovládať a reakčné zložky a produkty je možné ľahko oddeliť.
Nevýhody: reakčné zariadenie je zložitejšie, operácia je náročnejšia, takže výstup je obmedzený a reakcia sa má vykonávať za vysokých teplôt, je čas dlhší a reakčné podmienky sú veľmi vysoké, prípravné prostredie musí byť byť vákuové, takže výrobné náklady sú relatívne vysoké, nie sú vhodné pre aplikácie vo veľkom meradle.
Metóda zmiešanej kvapalnej fázy spočíva v priamom premiešaní vloženého materiálu s grafitom pod ochranou pohyblivosti inertného plynu alebo tesniaceho systému na zahrievaciu reakciu na prípravu expandovateľného grafitu. Bežne sa používa na syntézu interlaminárnych zlúčenín alkalického kovu a grafitu (GIC).
Výhody: Reakčný proces je jednoduchý, reakčná rýchlosť je rýchla, zmenou pomeru surovín a vložiek grafitu je možné dosiahnuť určitú štruktúru a zloženie expandovateľného grafitu, vhodnejšie pre hromadnú výrobu.
Nevýhody: Vytvorený produkt je nestabilný, je ťažké vyrovnať sa s voľne vloženou látkou pripojenou k povrchu GIC a pri veľkom počte syntéz je ťažké zaistiť konzistenciu grafitových medzilamelárnych zlúčenín.
Metóda tavenia je zmiešaním grafitu s interkalačným materiálom a teplom na prípravu expandovateľného grafitu. Na základe skutočnosti, že eutektické zložky môžu znížiť teplotu topenia systému (pod teplotu topenia každej zložky), ide o spôsob prípravy ternárne alebo viaczložkové GIC vložením dvoch alebo viacerých látok (ktoré musia byť schopné vytvoriť systém roztavenej soli) medzi grafitové vrstvy súčasne. Všeobecne sa používa pri príprave chloridov kovov - GIC.
Výhody: Syntetický produkt má dobrú stabilitu, ľahko sa perie, jednoduché reakčné zariadenie, nízku reakčnú teplotu, krátky čas, vhodný na veľkovýrobu.
Nevýhody: je ťažké kontrolovať štruktúru a zloženie produktu v reakčnom procese a je ťažké zaistiť konzistenciu štruktúry poriadku a zloženia produktu pri hromadnej syntéze.
Metóda pod tlakom je zmiešať grafitovú matricu s práškom kovu alkalických zemín a kovov vzácnych zemín a reagovať za vzniku M-GICS za podmienok pod tlakom.
Nevýhody: inzerčnú reakciu je možné vykonať iba vtedy, keď tlak pary kovu prekročí určitú prahovú hodnotu; Teplota je však príliš vysoká, je ľahké spôsobiť, aby kov a grafit tvorili karbidy, negatívna reakcia, takže reakčnú teplotu je potrebné regulovať v určitom rozsahu. Teplota pri vkladaní kovov vzácnych zemín je veľmi vysoká, takže je potrebné vyvinúť tlak na znížte reakčnú teplotu. Táto metóda je vhodná na prípravu GICS kovu s nízkym bodom topenia, ale zariadenie je komplikované a prevádzkové požiadavky sú prísne, takže sa teraz používa len zriedka.
Výbušná metóda spravidla používa grafit a expanzné činidlo, ako je KClO4, Mg (ClO4) 2 · nH20, Zn (NO3) 2 · nH20 pyropyro alebo zmesi, keď je zahriaty, grafit súčasne oxiduje a interkalačne reaguje kambiovú zlúčeninu, ktorá je potom expandoval „výbušným“ spôsobom, čím sa získal expandovaný grafit. Keď sa ako expanzná látka použije kovová soľ, výrobok je zložitejší, pretože obsahuje nielen expandovaný grafit, ale aj kov.
