روش اکسیداسیون شیمیایی یک روش سنتی برای تهیه گرافیت قابل انبساط است. در این روش، گرافیت پوسته پوسته طبیعی با اکسید کننده و عامل میان‌افکن مناسب مخلوط شده، در دمای معینی کنترل می‌شود، دائماً هم زده می‌شود و برای بدست آوردن گرافیت قابل انبساط، شسته، فیلتر و خشک می‌شود. روش اکسیداسیون شیمیایی با مزایای تجهیزات ساده، عملکرد راحت و هزینه کم به روشی نسبتاً بالغ در صنعت تبدیل شده است.
مراحل فرآیند اکسیداسیون شیمیایی شامل اکسیداسیون و درون یابی می شود. اکسیداسیون گرافیت شرط اساسی برای تشکیل گرافیت قابل انبساط است، زیرا این که آیا واکنش بینابینی می تواند به آرامی انجام شود بستگی به درجه باز شدن بین لایه های گرافیت دارد. و گرافیت طبیعی در اتاق. دما دارای پایداری عالی و مقاومت اسیدی و قلیایی است، بنابراین با اسید و قلیایی واکنش نمی دهد، بنابراین افزودن اکسیدان به یک جزء کلیدی ضروری در اکسیداسیون شیمیایی تبدیل شده است.
انواع مختلفی از اکسیدان ها وجود دارد، اکسیدان ها به طور کلی اکسیدان های جامد هستند (مانند پرمنگنات پتاسیم، دی کرومات پتاسیم، تری اکسید کروم، کلرات پتاسیم، و غیره)، همچنین می توانند برخی از اکسیدان های مایع اکسید کننده (مانند پراکسید هیدروژن، اسید نیتریک و غیره) باشند. ). در سال های اخیر مشخص شده است که پرمنگنات پتاسیم اکسیدان اصلی مورد استفاده در تهیه گرافیت قابل انبساط است.
تحت اثر اکسید کننده، گرافیت اکسید می شود و ماکرومولکول های شبکه خنثی در لایه گرافیت به ماکرومولکول های مسطح با بار مثبت تبدیل می شوند. به دلیل اثر دافعه ای همان بار مثبت، فاصله بین لایه های گرافیتی افزایش می یابد که کانال و فضایی را برای اینترکالاتور فراهم می کند تا به آرامی وارد لایه گرافیت شود. در فرآیند تهیه گرافیت قابل انبساط، عامل بینابینی عمدتاً اسید است. در سال‌های اخیر، محققان عمدتاً از اسید سولفوریک، اسید نیتریک، اسید فسفریک، اسید پرکلریک، اسید مخلوط و اسید استیک یخچالی استفاده می‌کنند.
روش الکتروشیمیایی در یک جریان ثابت است، با محلول آبی درج به عنوان الکترولیت، گرافیت و مواد فلزی (مواد فولاد ضد زنگ، صفحه پلاتین، صفحه سربی، صفحه تیتانیوم و غیره) یک آند مرکب را تشکیل می دهند، مواد فلزی وارد شده در الکترولیت به عنوان کاتد، تشکیل یک حلقه بسته. یا گرافیت معلق در الکترولیت، در الکترولیت در همان زمان در صفحه منفی و مثبت وارد شده، از طریق دو الکترود به روش، اکسیداسیون آندی انرژی می‌دهند. سطح گرافیت به کربوکاتیون اکسید می شود. در همان زمان، تحت اثر ترکیبی جذب الکترواستاتیک و انتشار اختلاف غلظت، یون‌های اسید یا سایر یون‌های قطبی بین لایه‌های گرافیت قرار می‌گیرند تا گرافیت قابل انبساط را تشکیل دهند.
در مقایسه با روش اکسیداسیون شیمیایی، روش الکتروشیمیایی برای تهیه گرافیت قابل انبساط در کل فرآیند بدون استفاده از اکسیدان، مقدار تصفیه زیاد است، مقدار باقیمانده مواد خورنده کم است، الکترولیت را می توان پس از واکنش بازیافت کرد. مقدار اسید کاهش می یابد، در هزینه صرفه جویی می شود، آلودگی محیط زیست کاهش می یابد، آسیب به تجهیزات کم می شود و عمر مفید آن افزایش می یابد. در سال های اخیر، روش الکتروشیمیایی به تدریج به روش ترجیحی برای تهیه گرافیت منبسط شونده تبدیل شده است. بسیاری از شرکت ها با مزایای بسیاری.
روش انتشار در فاز گاز، تولید گرافیت قابل انبساط با تماس میان‌گرافیت با گرافیت به صورت گازی و واکنش میان‌افزایی است. به طور کلی، گرافیت و اینسرت در هر دو انتهای راکتور شیشه‌ای مقاوم در برابر حرارت قرار می‌گیرند و خلاء پمپ می‌شود و این روش اغلب برای سنتز هالید -EG و فلز قلیایی -EG در صنعت استفاده می شود.
مزایا: ساختار و ترتیب راکتور را می توان کنترل کرد و واکنش دهنده ها و محصولات را می توان به راحتی جدا کرد.
معایب: دستگاه واکنش پیچیده تر است، عملیات دشوارتر است، بنابراین خروجی محدود است، و واکنش باید در شرایط دمای بالا انجام شود، زمان طولانی تر است، و شرایط واکنش بسیار بالا است، محیط آماده سازی باید خلاء باشد، بنابراین هزینه تولید نسبتاً بالا است، برای کاربردهای تولید در مقیاس بزرگ مناسب نیست.
روش فاز مایع مخلوط، مخلوط کردن مستقیم مواد وارد شده با گرافیت، تحت حفاظت از تحرک گاز بی اثر یا سیستم آب بندی برای واکنش گرمایش برای تهیه گرافیت قابل انبساط است. معمولاً برای سنتز ترکیبات بین لایه ای فلز قلیایی-گرافیت (GIC) استفاده می شود.
مزایا: فرآیند واکنش ساده است، سرعت واکنش سریع است، با تغییر نسبت مواد خام گرافیت و درج ها می توان به ساختار و ترکیب خاصی از گرافیت قابل گسترش رسید، برای تولید انبوه مناسب تر است.
معایب: محصول تشکیل شده ناپایدار است، مقابله با ماده درج شده آزاد متصل به سطح GIC دشوار است، و اطمینان از قوام ترکیبات بین لایه ای گرافیت در هنگام سنتز زیاد دشوار است.
روش ذوب به این صورت است که گرافیت را با مواد بینابینی و حرارت برای تهیه گرافیت قابل انبساط مخلوط می کنند. با توجه به اینکه اجزای یوتکتیکی می توانند نقطه ذوب سیستم (زیر نقطه ذوب هر جزء) را کاهش دهند، روشی برای تهیه گرافیت است. GIC های سه تایی یا چند جزئی با قرار دادن دو یا چند ماده (که باید قادر به تشکیل یک سیستم نمک مذاب باشند) به طور همزمان بین لایه های گرافیت. عموماً در تهیه کلریدهای فلزی - GIC ها استفاده می شود.
مزایا: محصول سنتز دارای ثبات خوب، شستشوی آسان، دستگاه واکنش ساده، دمای واکنش کم، زمان کوتاه، مناسب برای تولید در مقیاس بزرگ است.
معایب: کنترل ساختار سفارش و ترکیب محصول در فرآیند واکنش دشوار است و اطمینان از سازگاری ساختار سفارش و ترکیب محصول در سنتز انبوه دشوار است.
روش تحت فشار این است که ماتریس گرافیت را با پودر فلز خاکی قلیایی و فلز خاکی کمیاب مخلوط می کنیم و برای تولید M-GICS در شرایط تحت فشار واکنش نشان می دهیم.
معایب: فقط زمانی که فشار بخار فلز از آستانه معینی فراتر رود، واکنش درج می تواند انجام شود. با این حال، دما بسیار بالا است، به راحتی باعث می شود فلز و گرافیت کاربید تشکیل دهند، واکنش منفی است، بنابراین دمای واکنش باید در محدوده خاصی تنظیم شود. دمای درج فلزات کمیاب خاکی بسیار بالا است، بنابراین باید فشار وارد شود. دمای واکنش را کاهش دهید. این روش برای تهیه فلز GICS با نقطه ذوب پایین مناسب است، اما دستگاه پیچیده است و الزامات عملیاتی سخت است، بنابراین در حال حاضر به ندرت استفاده می شود.
در روش انفجاری عموماً از گرافیت و عامل انبساط مانند KClO4، Mg(ClO4)2·nH2O، Zn(NO3)2·nH2O پیروپیروس استفاده می شود که وقتی گرم می شود، گرافیت به طور همزمان اکسیداسیون و واکنش ترکیبی کامبیوم را انجام می دهد که سپس هنگامی که نمک فلزی به عنوان عامل انبساط استفاده می شود، محصول پیچیده تر است، که نه تنها دارای گرافیت منبسط شده است، بلکه فلز نیز دارد.
