Метод хімічного окислення - традиційний метод одержання розширюваного графіту. У цьому способі природний пластівчастий графіт змішують з відповідним окислювачем та інтеркалюючим агентом, контролюють при певній температурі, постійно перемішують, промивають, фільтрують та сушать з отриманням розширеного графіту. Метод хімічного окислення став відносно зрілим методом у промисловості з перевагами простого обладнання, зручною експлуатацією та низькою вартістю.
Процеси хімічного окислення включають окислення та інтеркалювання. Окислення графіту є основною умовою утворення розширюваного графіту, тому що чи може реакція інтеркаляції протікати безперебійно, залежить від ступеня відкриття між шарами графіту. температура має чудову стабільність, стійкість до кислот і лугів, тому не реагує з кислотою та лугом, тому додавання окислювача стало необхідним ключовим компонентом хімічного окислення.
Існує багато видів окислювачів, які зазвичай використовуються як тверді окислювачі (такі як перманганат калію, біхромат калію, триоксид хрому, хлорат калію тощо), також можуть бути деякі окислювачі рідких окислювачів (наприклад, перекис водню, азотна кислота тощо). ). В останні роки було встановлено, що перманганат калію є основним окислювачем, що використовується для отримання розширюваного графіту.
Під дією окислювача графіт окислюється, а нейтральні мережеві макромолекули в шарі графіту стають плоскими макромолекулами з позитивним зарядом. Завдяки відштовхувальному ефекту одного і того ж позитивного заряду збільшується відстань між шарами графіту, що забезпечує канал і простір для інтеркалятора для плавного входу в шар графіту. У процесі одержання розширюваного графіту інтеркалюючим агентом є переважно кислота. В останні роки дослідники в основному використовують сірчану кислоту, азотну кислоту, фосфорну кислоту, хлорну кислоту, змішану кислоту та льодовикову оцтову кислоту.
Електрохімічний метод перебуває у постійному струмі, причому водний розчин вставки, оскільки електроліт, графітові та металеві матеріали (матеріал з нержавіючої сталі, платинова пластина, свинцева пластина, титанова пластина тощо) складають композитний анод, металеві матеріали, вставлені в електроліт як катод, що утворює замкнутий контур; Або графіт, суспендований в електроліті, в електроліт одночасно вставлений в негативну і позитивну пластини, через два електроди піддаються енергії методом анодного окислення. Поверхня графіту окислюється до карбокатиону. У той же час, під час спільної дії електростатичного притягання та дифузії різниці концентрацій, кислотні іони чи інші полярні інтеркалантні іони вбудовуються між шарами графіту з утворенням розширюваного графіту.
Порівняно з методом хімічного окислення, електрохімічним методом приготування розширюваного графіту у всьому процесі без використання окислювача, кількість обробки велика, залишкова кількість корозійних речовин невелика, електроліт можна переробити після реакції, зменшується кількість кислоти, економляться витрати, зменшується забруднення навколишнього середовища, пошкодження обладнання низькі, а термін служби продовжується. Останніми роками електрохімічний метод поступово став найкращим методом приготування розширюваного графіту багато підприємств з багатьма перевагами.
Метод газофазної дифузії полягає у отриманні розширюваного графіту шляхом контактування інтеркалятора з графітом у газоподібній формі та реакцією інтеркаляції. Загалом графіт та вставка розміщуються на обох кінцях термостійкого скляного реактора, а вакуум перекачується і герметичний, тому він також відомий як двокамерний метод. Цей метод часто використовується для синтезу галогенід -ЕГ та лужного металу -ЕГ у промисловості.
Переваги: структуру та порядок реактора можна контролювати, а реагенти та продукти можна легко відокремити.
Недоліки: реакційний пристрій складніший, операція складніша, тому вихід обмежений, а реакція проводиться в умовах високої температури, час довший, а умови реакції дуже високі, середовище для приготування має бути вакуумним, тому виробнича вартість відносно висока, не підходить для масштабних виробничих застосувань.
Змішаний рідкофазний метод полягає у безпосередньому перемішуванні вставленого матеріалу з графітом під захистом рухливості інертного газу або ущільнювальної системи для реакції нагрівання для одержання розширюваного графіту. Він зазвичай використовується для синтезу міжшарових сполук лужного металу та графіту (GIC).
Переваги: Процес реакції простий, швидкість реакції висока, завдяки зміні співвідношення графітової сировини та вставок можна досягти певної структури та складу розширюваного графіту, більш придатного для масового виробництва.
Недоліки: Сформований продукт нестійкий, важко мати справу з вільним вставленим речовиною, прикріпленим до поверхні ГІК, і важко забезпечити консистенцію графітових міжшарових сполук при великій кількості синтезу.
Метод плавлення полягає у змішуванні графіту з інтеркалюючим матеріалом та нагріванням для одержання розширюваного графіту. Виходячи з того, що евтектичні компоненти можуть знизити температуру плавлення системи (нижче температури плавлення кожного компонента), це метод приготування потрійні або багатокомпонентні ГІК, вводячи дві або більше речовин (які повинні мати можливість утворювати систему розплавленої солі) між шарами графіту одночасно.
Переваги: Продукт синтезу має хорошу стабільність, легко миється, простий реакційний пристрій, низьку температуру реакції, короткий час, підходить для масштабного виробництва.
Недоліки: у процесі реакції важко контролювати структуру замовлення та склад продукту, а також важко забезпечити узгодженість структури замовлення та складу продукту при масовому синтезі.
Метод під тиском полягає у змішуванні графітової матриці з лужноземельним металом та порошком рідкоземельних металів і реагуванні з утворенням M-GICS в умовах тиску.
Недоліки: Реакцію введення можна проводити лише тоді, коли тиск пари металу перевищує певний поріг; Однак температура занадто висока, легко викликати утворення металів і графіту у вигляді карбідів, негативна реакція, тому температуру реакції необхідно регулювати в певному діапазоні. Цей метод підходить для приготування металу-ГІКС з низькою температурою плавлення, але пристрій складний і вимоги до експлуатації суворі, тому зараз він використовується рідко.
Вибуховий метод зазвичай використовує графіт та розширювальний агент, такі як KClO4, Mg (ClO4) 2 · nH2O, Zn (NO3) 2 · nH2O піропірос або суміші, приготовані, коли він нагрівається, графіт одночасно окислюється та реалізує реакцію з'єднання камбію, що потім розширюється "вибуховим" способом, таким чином отримуючи розширений графіт. Коли сіль металу використовується як розширювач, продукт є більш складним, який містить не тільки розширений графіт, а й метал.
