Η μέθοδος χημικής οξείδωσης είναι μια παραδοσιακή μέθοδος για την παρασκευή διογκούμενου γραφίτη. Σε αυτή τη μέθοδο, ο φυσικός γραφίτης νιφάδας αναμιγνύεται με κατάλληλο οξειδωτικό και παράγοντα παρεμβολής, ελέγχεται σε μια ορισμένη θερμοκρασία, αναδεύεται συνεχώς και πλένεται, φιλτράρεται και ξηραίνεται για να ληφθεί διογκούμενος γραφίτης. Η μέθοδος χημικής οξείδωσης έχει γίνει μια σχετικά ώριμη μέθοδος στη βιομηχανία με τα πλεονεκτήματα του απλού εξοπλισμού, της βολικής λειτουργίας και του χαμηλού κόστους.
Τα στάδια της διαδικασίας της χημικής οξείδωσης περιλαμβάνουν την οξείδωση και την παρεμβολή. Η οξείδωση του γραφίτη είναι η βασική προϋπόθεση για το σχηματισμό του διογκούμενου γραφίτη, επειδή το αν η αντίδραση παρεμβολής μπορεί να προχωρήσει ομαλά εξαρτάται από το βαθμό ανοίγματος μεταξύ των στρωμάτων γραφίτη. Και ο φυσικός γραφίτης στο δωμάτιο Η θερμοκρασία έχει εξαιρετική σταθερότητα και αντοχή σε οξέα και αλκάλια, επομένως δεν αντιδρά με οξύ και αλκάλιο, επομένως, η προσθήκη οξειδωτικού έχει γίνει απαραίτητο βασικό συστατικό στη χημική οξείδωση.
Υπάρχουν πολλά είδη οξειδωτικών, γενικά χρησιμοποιούμενα οξειδωτικά είναι στερεά οξειδωτικά (όπως υπερμαγγανικό κάλιο, διχρωμικό κάλιο, τριοξείδιο του χρωμίου, χλωρικό κάλιο κ.λπ.), μπορεί επίσης να είναι ορισμένα οξειδωτικά υγρά οξειδωτικά (όπως υπεροξείδιο του υδρογόνου, νιτρικό οξύ κ. ). Έχει διαπιστωθεί τα τελευταία χρόνια ότι το υπερμαγγανικό κάλιο είναι το κύριο οξειδωτικό που χρησιμοποιείται στην παρασκευή διογκούμενου γραφίτη.
Υπό τη δράση του οξειδωτικού, ο γραφίτης οξειδώνεται και τα ουδέτερα μακρομόρια δικτύου στο στρώμα γραφίτη γίνονται επίπεδα μακρομόρια με θετικό φορτίο. Λόγω της απωστικής επίδρασης του ίδιου θετικού φορτίου, η απόσταση μεταξύ των στρωμάτων γραφίτη αυξάνεται, γεγονός που παρέχει ένα κανάλι και χώρο για τον παρεμβολέα να εισέλθει ομαλά στο στρώμα γραφίτη. Στη διαδικασία παρασκευής του διογκούμενου γραφίτη, ο παράγοντας παρεμβολής είναι κυρίως οξύ. Τα τελευταία χρόνια, οι ερευνητές χρησιμοποιούν κυρίως θειικό οξύ, νιτρικό οξύ, φωσφορικό οξύ, υπερχλωρικό οξύ, μικτό οξύ και παγόμορφο οξικό οξύ.
Η ηλεκτροχημική μέθοδος είναι σε σταθερό ρεύμα, με το υδατικό διάλυμα του ενθέματος καθώς ο ηλεκτρολύτης, ο γραφίτης και τα μεταλλικά υλικά (ανοξείδωτο υλικό, πλάκα πλατίνας, πλάκα μολύβδου, πλάκα τιτανίου κ.λπ.) αποτελούν μια σύνθετη άνοδο, μεταλλικά υλικά που εισάγονται στο ηλεκτρολύτης ως κάθοδος, σχηματίζοντας έναν κλειστό βρόχο. Ή ο γραφίτης που αιωρείται στον ηλεκτρολύτη, στον ηλεκτρολύτη ταυτόχρονα εισάγεται στην αρνητική και θετική πλάκα, μέσω των δύο ηλεκτροδίων ενεργοποιούνται μέθοδος, ανοδική οξείδωση. Η επιφάνεια του γραφίτη οξειδώνεται σε καρβοκατιόν. Ταυτόχρονα, υπό τη συνδυασμένη δράση της ηλεκτροστατικής έλξης και της διάχυσης διαφοράς συγκέντρωσης, ιόντα οξέος ή άλλα πολικά παρεμβαλλόμενα ιόντα ενσωματώνονται μεταξύ των στρωμάτων γραφίτη για να σχηματίσουν διογκούμενο γραφίτη.
Σε σύγκριση με τη μέθοδο χημικής οξείδωσης, η ηλεκτροχημική μέθοδος για την παρασκευή διογκώσιμου γραφίτη σε όλη τη διαδικασία χωρίς τη χρήση οξειδωτικού, η ποσότητα επεξεργασίας είναι μεγάλη, η υπολειπόμενη ποσότητα διαβρωτικών ουσιών είναι μικρή, ο ηλεκτρολύτης μπορεί να ανακυκλωθεί μετά την αντίδραση, η ποσότητα του οξέος μειώνεται, το κόστος εξοικονομείται, η περιβαλλοντική ρύπανση μειώνεται, η ζημιά στον εξοπλισμό είναι χαμηλή και η διάρκεια ζωής παρατείνεται. Τα τελευταία χρόνια, η ηλεκτροχημική μέθοδος έχει γίνει σταδιακά η προτιμώμενη μέθοδος για την παρασκευή διογκούμενου γραφίτη από πολλές επιχειρήσεις με πολλά πλεονεκτήματα.
Η μέθοδος διάχυσης αέριας φάσης είναι η παραγωγή διογκούμενου γραφίτη με επαφή του παρεμβολέα με γραφίτη σε αέρια μορφή και παρεμβολή αντίδρασης. Γενικά, ο γραφίτης και το ένθετο τοποθετούνται και στα δύο άκρα του ανθεκτικού στη θερμότητα γυάλινου αντιδραστήρα και το κενό αντλείται και σφραγισμένο, επομένως είναι επίσης γνωστή ως μέθοδος δύο θαλάμων. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συχνά για τη σύνθεση αλογονιδίου -EG και αλκαλιμετάλλου -EG στη βιομηχανία.
Πλεονεκτήματα: η δομή και η σειρά του αντιδραστήρα μπορούν να ελεγχθούν και τα αντιδραστήρια και τα προϊόντα μπορούν εύκολα να διαχωριστούν.
Μειονεκτήματα: η συσκευή αντίδρασης είναι πιο περίπλοκη, η λειτουργία είναι πιο δύσκολη, επομένως η έξοδος είναι περιορισμένη και η αντίδραση πρέπει να πραγματοποιηθεί σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, ο χρόνος είναι μεγαλύτερος και οι συνθήκες αντίδρασης είναι πολύ υψηλές, το περιβάλλον προετοιμασίας πρέπει να είναι υπό κενό, οπότε το κόστος παραγωγής είναι σχετικά υψηλό, δεν είναι κατάλληλο για εφαρμογές παραγωγής μεγάλης κλίμακας.
Η μέθοδος μικτής υγρής φάσης είναι η απευθείας ανάμιξη του εισαγόμενου υλικού με γραφίτη, υπό την προστασία της κινητικότητας του αδρανούς αερίου ή του συστήματος στεγανοποίησης για αντίδραση θέρμανσης για την παρασκευή διογκούμενου γραφίτη. Χρησιμοποιείται συνήθως για τη σύνθεση διαστρωματικών ενώσεων αλκαλιμετάλλου-γραφίτη (GICs).
Πλεονεκτήματα: Η διαδικασία αντίδρασης είναι απλή, η ταχύτητα αντίδρασης είναι γρήγορη, αλλάζοντας την αναλογία των πρώτων υλών γραφίτη και τα ένθετα μπορούν να φτάσουν σε μια ορισμένη δομή και σύνθεση επεκτάσιμου γραφίτη, πιο κατάλληλο για μαζική παραγωγή.
Μειονεκτήματα: Το σχηματιζόμενο προϊόν είναι ασταθές, είναι δύσκολο να αντιμετωπιστεί η ελεύθερα παρεμβαλλόμενη ουσία που συνδέεται με την επιφάνεια των GIC και είναι δύσκολο να εξασφαλιστεί η συνοχή των ενώσεων του γραφίτη όταν υπάρχει μεγάλος αριθμός σύνθεσης.
Η μέθοδος τήξης είναι η ανάμειξη γραφίτη με παρεμβαλλόμενο υλικό και θερμότητα για την παρασκευή διογκούμενου γραφίτη. Με βάση το γεγονός ότι τα ευτηκτικά συστατικά μπορούν να μειώσουν το σημείο τήξης του συστήματος (κάτω από το σημείο τήξης κάθε συστατικού), είναι μια μέθοδος για την παρασκευή τριμερή ή πολλαπλών συστατικών GIC με την εισαγωγή δύο ή περισσότερων ουσιών (οι οποίες πρέπει να μπορούν να σχηματίσουν ένα σύστημα τετηγμένου αλατιού) μεταξύ στρωμάτων γραφίτη ταυτόχρονα. Χρησιμοποιούνται γενικά στην παρασκευή χλωριδίων μετάλλων - GIC.
Πλεονεκτήματα: Το προϊόν σύνθεσης έχει καλή σταθερότητα, εύκολο στο πλύσιμο, απλή συσκευή αντίδρασης, χαμηλή θερμοκρασία αντίδρασης, σύντομο χρόνο, κατάλληλο για παραγωγή μεγάλης κλίμακας.
Μειονεκτήματα: είναι δύσκολο να ελεγχθεί η δομή της τάξης και η σύνθεση του προϊόντος στη διαδικασία αντίδρασης και είναι δύσκολο να εξασφαλιστεί η συνέπεια της δομής τάξης και της σύνθεσης του προϊόντος στη σύνθεση μάζας.
Η μέθοδος υπό πίεση είναι η ανάμιξη μήτρας γραφίτη με σκόνη μετάλλου αλκαλικής γαίας και μετάλλου σπανίων γαιών και αντίδραση για την παραγωγή M-GICS υπό συνθήκες πίεσης.
Μειονεκτήματα: Μόνο όταν η τάση ατμών του μετάλλου υπερβαίνει ένα ορισμένο όριο, η αντίδραση εισαγωγής μπορεί να πραγματοποιηθεί. Ωστόσο, η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή, είναι εύκολο να προκαλέσει το μέταλλο και τον γραφίτη να σχηματίσουν καρβίδια, αρνητική αντίδραση, επομένως η θερμοκρασία της αντίδρασης πρέπει να ρυθμιστεί σε ένα συγκεκριμένο εύρος. Η θερμοκρασία εισαγωγής των μετάλλων σπάνιων γαιών είναι πολύ υψηλή, επομένως πρέπει να ασκηθεί πίεση σε μειώστε τη θερμοκρασία αντίδρασης. Αυτή η μέθοδος είναι κατάλληλη για την παρασκευή μεταλλικών GICS με χαμηλό σημείο τήξης, αλλά η συσκευή είναι περίπλοκη και οι απαιτήσεις λειτουργίας είναι αυστηρές, επομένως χρησιμοποιείται σπάνια τώρα.
Η εκρηκτική μέθοδος χρησιμοποιεί γενικά γραφίτη και διογκωτικό παράγοντα όπως KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O πυρόπυρο ή μείγματα που παρασκευάζονται, όταν θερμανθεί, ο γραφίτης θα αντιδράσει ταυτόχρονα οξείδωση και παρεμβολή ένωση καμβίου, η οποία στη συνέχεια διαστέλλεται με «εκρηκτικό» τρόπο, παίρνοντας έτσι διογκωμένο γραφίτη. Όταν χρησιμοποιείται μεταλλικό αλάτι ως διογκωτικός παράγοντας, το προϊόν είναι πιο περίπλοκο, το οποίο όχι μόνο έχει διογκωμένο γραφίτη, αλλά και μέταλλο.
