Metoda chemické oxidace je tradiční metodou přípravy expandovatelného grafitu. Při této metodě je přírodní vločkový grafit smíchán s příslušným oxidačním činidlem a interkalačním činidlem, kontrolován při určité teplotě, neustále míchán a promýván, filtrován a sušen za získání expandovatelného grafitu. Metoda chemické oxidace se stala v průmyslu relativně vyspělou metodou s výhodami jednoduchého vybavení, pohodlného ovládání a nízkých nákladů.
Procesní kroky chemické oxidace zahrnují oxidaci a interkalaci. Oxidace grafitu je základní podmínkou pro tvorbu expandovatelného grafitu, protože to, zda interkalační reakce může probíhat hladce, závisí na stupni otevření mezi vrstvami grafitu. A přírodní grafit v místnosti teplota má vynikající stabilitu a odolnost vůči kyselinám a zásadám, takže nereaguje s kyselinami a zásadami, proto se přidání oxidačního činidla stalo nezbytnou klíčovou složkou chemické oxidace.
Existuje mnoho druhů oxidantů, obecně používanými oxidanty jsou pevná oxidační činidla (jako je manganistan draselný, dichroman draselný, oxid chromitý, chlorečnan draselný atd.), Mohou to být také některá oxidační kapalná oxidační činidla (jako je peroxid vodíku, kyselina dusičná atd.) ). V posledních letech se zjistilo, že manganistan draselný je hlavní oxidační činidlo používané při přípravě expandovatelného grafitu.
Působením oxidačního činidla se grafit oxiduje a z makromolekul neutrální sítě v grafitové vrstvě se stávají planární makromolekuly s kladným nábojem. Vzhledem k odpudivému účinku stejného kladného náboje se vzdálenost mezi vrstvami grafitu zvětšuje, což poskytuje kanál a prostor pro interkalátor pro hladký vstup do vrstvy grafitu. V procesu přípravy expandovatelného grafitu je interkalačním činidlem hlavně kyselina. V posledních letech vědci používají hlavně kyselinu sírovou, dusičnou, fosforečnou, chloristou, smíšenou a ledovou kyselinu octovou.
Elektrochemická metoda probíhá konstantním proudem, přičemž vodný roztok vložky tvoří elektrolyt, grafit a kovové materiály (nerezový materiál, platinová deska, olověná deska, titanová deska atd.) Tvoří kompozitní anodu, kovové materiály jsou vloženy do elektrolyt jako katoda, tvořící uzavřenou smyčku; Nebo grafit suspendovaný v elektrolytu, v elektrolytu současně vložený do záporné a kladné desky, prostřednictvím dvou elektrod jsou napájeny metodou, anodickou oxidací. Povrch grafitu je oxidován na karbokation. Současně při kombinovaném působení difúze elektrostatické přitažlivosti a rozdílu koncentrace jsou mezi vrstvy grafitu vloženy kyselé ionty nebo jiné polární interkalantové ionty za vzniku expandovatelného grafitu.
Ve srovnání s metodou chemické oxidace, elektrochemickou metodou přípravy roztažitelného grafitu v celém procesu bez použití oxidačního činidla, je množství úpravy velké, zbytkové množství korozivních látek je malé, elektrolyt lze po reakci recyklovat, sníží se množství kyseliny, ušetří se náklady, sníží se znečištění životního prostředí, sníží se poškození zařízení a prodlouží se životnost. V posledních letech se elektrochemická metoda postupně stává preferovanou metodou přípravy expandovatelného grafitu mnoho podniků s mnoha výhodami.
Metoda difúze v plynné fázi spočívá ve výrobě expandovatelného grafitu kontaktováním interkalátoru s grafitem v plynné formě a interkalační reakcí. Obecně jsou grafit a vložka umístěny na obou koncích tepelně odolného skleněného reaktoru a vakuum je čerpáno a zapečetěné, proto je také známá jako dvoukomorová metoda. Tato metoda se v průmyslu často používá k syntéze halogenidů -EG a alkalických kovů -EG.
Výhody: strukturu a pořadí reaktoru lze řídit a reaktanty a produkty lze snadno oddělit.
Nevýhody: reakční zařízení je složitější, operace je obtížnější, takže výkon je omezený a reakce se má provádět za vysokých teplot, doba je delší a reakční podmínky jsou velmi vysoké, prostředí přípravy musí být vakuové, takže výrobní náklady jsou relativně vysoké, nevhodné pro aplikace ve velkém měřítku.
Metoda směsné kapalné fáze spočívá v přímém smíchání vloženého materiálu s grafitem, pod ochranou pohyblivosti inertního plynu nebo těsnicího systému pro ohřívací reakci za účelem přípravy expandovatelného grafitu. Běžně se používá pro syntézu interlaminárních sloučenin alkalického kovu a grafitu (GIC).
Výhody: Reakční proces je jednoduchý, rychlost reakce je rychlá, změnou poměru grafitových surovin a vložek lze dosáhnout určité struktury a složení expandovatelného grafitu, vhodnější pro hromadnou výrobu.
Nevýhody: Vytvořený produkt je nestabilní, je obtížné se vypořádat s volně vloženou látkou připojenou k povrchu GIC a je obtížné zajistit konzistenci grafitových interlamelárních sloučenin při velkém počtu syntéz.
Metoda tavení spočívá ve smíchání grafitu s interkalačním materiálem a teplem za účelem přípravy expandovatelného grafitu. Na základě skutečnosti, že eutektické složky mohou snížit teplotu tání systému (pod teplotu tání každé složky), jde o způsob přípravy ternární nebo vícesložkové GIC vložením dvou nebo více látek (které musí být schopné vytvořit systém roztavené soli) mezi grafitové vrstvy současně. Obecně se používá při přípravě chloridů kovů - GIC.
Výhody: Syntetický produkt má dobrou stabilitu, snadno se myje, jednoduché reakční zařízení, nízká reakční teplota, krátký čas, vhodný pro velkovýrobu.
Nevýhody: je obtížné řídit strukturu a složení produktu v reakčním procesu a je obtížné zajistit konzistenci struktury řádu a složení produktu při hromadné syntéze.
Metoda pod tlakem je smíchat grafitovou matrici s práškem kovu alkalických zemin a kovů vzácných zemin a reagovat za vzniku M-GICS za podmínek pod tlakem.
Nevýhody: Pouze když tlak par kovu překročí určitou prahovou hodnotu, lze provést inzerční reakci; Teplota je však příliš vysoká, což způsobuje, že kov a grafit vytvářejí karbidy, negativní reakce, takže reakční teplota musí být regulována v určitém rozsahu. Teplota zavádění kovů vzácných zemin je velmi vysoká, takže na Snižte reakční teplotu. Tato metoda je vhodná pro přípravu GICS s nízkým bodem tání, ale zařízení je komplikované a provozní požadavky jsou přísné, takže se nyní používá jen zřídka.
Výbušná metoda obecně používá grafit a expanzní činidlo, jako je KClO4, Mg (ClO4) 2 · nH20, Zn (NO3) 2 · nH20 pyropyros nebo směsi připravené, když se zahřeje, grafit bude současně oxidovat a interkalovat reakční směs kambia, která je potom expandoval „výbušným“ způsobem, čímž se získal expandovaný grafit. Když se jako expanzní činidlo používá kovová sůl, je produkt složitější, což má nejen expandovaný grafit, ale také kov.
