A kémiai oxidációs módszer az expandálható grafit előállításának hagyományos módszere. Ennél a módszernél a természetes pelyhes grafitot megfelelő oxidálószerrel és interkalálószerrel keverik össze, egy bizonyos hőmérsékleten szabályozzák, folyamatosan keverik, és mossák, szűrik és szárítják, így expandálható grafitot kapnak. A kémiai oxidációs módszer viszonylag kiforrott módszerré vált az iparban, az egyszerű berendezések, a kényelmes működés és az alacsony költségek előnyeivel.
A kémiai oxidáció folyamatlépései közé tartozik az oxidáció és az interkaláció. A grafit oxidációja az alapfeltétele a habosítható grafit kialakulásának, mert az, hogy az interkalációs reakció zökkenőmentesen megy végbe, a grafitrétegek közötti nyitás mértékétől függ. És a természetes grafit a szobában A hőmérséklet kiváló stabilitású és sav- és lúgállóságú, így nem lép reakcióba savval és lúggal, ezért az oxidálószer hozzáadása a kémiai oxidáció szükséges kulcsfontosságú elemévé vált.
Sokféle oxidálószer létezik, általában a szilárd oxidálószerek (például kálium-permanganát, kálium-dikromát, króm-trioxid, kálium-klorát stb.), lehetnek néhány oxidáló folyékony oxidálószer is (például hidrogén-peroxid, salétromsav stb.). ). Az elmúlt években azt találták, hogy a kálium-permanganát a fő oxidálószer az expandálható grafit előállításához.
Az oxidálószer hatására a grafit oxidálódik, és a grafitrétegben lévő semleges hálózati makromolekulák pozitív töltésű, sík makromolekulákká válnak. Az azonos pozitív töltés taszító hatása miatt megnő a grafitrétegek közötti távolság, ami csatornát és teret biztosít az interkalátornak, hogy zökkenőmentesen bejusson a grafitrétegbe. Az expandálható grafit előállítási folyamatában az interkalálószer főként sav. Az elmúlt években a kutatók elsősorban kénsavat, salétromsavat, foszforsavat, perklórsavat, vegyes savat és jégecetet használnak.
Az elektrokémiai módszer állandó áramban történik, a betét vizes oldatával, mivel az elektrolit, grafit és fémanyagok (rozsdamentes acél anyag, platinalemez, ólomlemez, titánlemez stb.) egy kompozit anódot alkotnak, a fémanyagokat pedig a elektrolit katódként, zárt hurkot képezve; Vagy az elektrolitban szuszpendált grafitot, az elektrolitban egyidejűleg a negatív és pozitív lemezbe helyezzük, a két elektródán keresztül feszültség alá helyezzük az anódos oxidációt. A grafit felülete karbokációvá oxidálódik. Ugyanakkor az elektrosztatikus vonzás és a koncentrációkülönbség diffúzió együttes hatására a grafitrétegek közé savas ionok vagy más poláris interkaláns ionok ágyazódnak be, és így expandálható grafit keletkezik.
Összehasonlítva a kémiai oxidációs módszerrel, az elektrokémiai módszer az expandálható grafit előállítására a teljes folyamatban oxidálószer használata nélkül, a kezelési mennyiség nagy, a korrozív anyagok maradék mennyisége kicsi, az elektrolit a reakció után újrahasznosítható, csökken a sav mennyisége, megtakarítható a költség, csökken a környezetszennyezés, csekély a berendezés károsodása, és meghosszabbodik az élettartam. sok vállalkozás számos előnnyel.
A gázfázisú diffúziós módszer szerint habosítható grafitot állítanak elő úgy, hogy az interkalátort gáznemű grafittal érintkeztetik és interkalációs reakciót hajtanak végre. Általában a grafitot és a betétet a hőálló üvegreaktor mindkét végén helyezik el, és a vákuumot szivattyúzzák és lezárt, ezért kétkamrás módszerként is ismert.Ezt a módszert gyakran alkalmazzák halogenid -EG és alkálifém -EG szintetizálására az iparban.
Előnyök: a reaktor szerkezete, sorrendje szabályozható, a reaktánsok és termékek könnyen szétválaszthatók.
Hátrányok: a reakcióberendezés bonyolultabb, a művelet nehezebb, így a teljesítmény korlátozott, és a reakció magas hőmérsékleten hajtható végre, az idő hosszabb, és a reakciókörülmények nagyon magasak, az előállítási környezetet vákuum lehet, így a gyártási költség viszonylag magas, nem alkalmas nagyszabású gyártási alkalmazásokhoz.
A kevert folyadékfázisú módszer a behelyezett anyag közvetlen keverése grafittal, az inert gáz mobilitásának védelme alatt, vagy tömítőrendszer hevítési reakcióhoz, hogy expandálható grafitot állítsanak elő. Általában alkálifém-grafit interlamináris vegyületek (GIC) szintézisére használják.
Előnyök: A reakció folyamata egyszerű, a reakciósebesség gyors, a grafit alapanyagok és a betétek arányának változtatásával el lehet érni egy bizonyos szerkezetű és összetételű expandálható grafitot, amely alkalmasabb tömeggyártásra.
Hátrányok: A képződött termék instabil, nehezen kezelhető a GIC-k felületére tapadt szabadon behelyezett anyaggal, és nagyszámú szintézisnél nehéz biztosítani a grafit interlamelláris vegyületek konzisztenciáját.
Az olvasztási módszer a grafit összekeverése interkaláló anyaggal és hővel habosítható grafit előállításához. Abból a tényből kiindulva, hogy az eutektikus komponensek csökkenthetik a rendszer olvadáspontját (az egyes komponensek olvadáspontja alá), ez egy módszer a grafit előállítására. hármas vagy többkomponensű GIC-k két vagy több anyag (amelynek képesnek kell lennie olvadt sórendszer kialakítására) egyidejű behelyezésével a grafitrétegek közé.Általános fém-kloridok - GIC-ek előállításánál használatos.
Előnyök: A szintézis termék jó stabilitású, könnyen mosható, egyszerű reakcióeszköz, alacsony reakcióhőmérséklet, rövid idő, alkalmas nagyüzemi gyártásra.
Hátrányok: a reakciófolyamatban nehéz ellenőrizni a termék sorrendi szerkezetét, összetételét, tömegszintézisben nehéz biztosítani a termék sorrendi szerkezetének és összetételének konzisztenciáját.
A túlnyomásos módszer a grafitmátrix összekeverése alkáliföldfémmel és ritkaföldfém-porral, és nyomás alatti körülmények között reagálva M-GICS-t állítanak elő.
Hátrányok: A beillesztési reakció csak akkor hajtható végre, ha a fém gőznyomása meghalad egy bizonyos küszöböt; A hőmérséklet azonban túl magas, könnyen előidézheti a fém és a grafit karbidok képződését, negatív reakció, ezért a reakcióhőmérsékletet egy bizonyos tartományban kell szabályozni.A ritkaföldfémek beillesztési hőmérséklete nagyon magas, ezért nyomást kell alkalmazni csökkentse a reakcióhőmérsékletet. Ez a módszer alkalmas alacsony olvadáspontú fém-GICS előállítására, de az eszköz bonyolult és a működési követelmények szigorúak, ezért ma már ritkán használják.
A robbanásveszélyes módszer általában grafitot és expanziós szereket használ, mint például KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O piropiroszt vagy olyan keverékeket, amelyeket hevítéskor a grafit egyidejűleg oxidál és interkalációs reakcióba lép kambiumvegyületté, amely azután "robbanásveszélyes" módon expandálják, így expandált grafitot kapnak. Ha tágulási anyagként fémsót használnak, akkor a termék összetettebb, amely nemcsak expandált grafitot, hanem fémet is tartalmaz.
