Die chemiese oksidasiemetode is 'n tradisionele metode vir die voorbereiding van uitbreibare grafiet. In hierdie metode word natuurlike vlokgrafiet gemeng met 'n gepaste oksidant en interkalasiemiddel, beheer teen 'n sekere temperatuur, voortdurend geroer, en gewas, gefiltreer en gedroog om uitbreibare grafiet te verkry. Die chemiese oksidasiemetode het 'n relatief volwasse metode in die industrie geword met die voordele van eenvoudige toerusting, gerieflike werking en lae koste.
Die prosesstappe van chemiese oksidasie sluit oksidasie en interkalasie in. Die oksidasie van grafiet is die basiese voorwaarde vir die vorming van uitbreibare grafiet, want of die interkalasiereaksie glad kan verloop, hang af van die mate van opening tussen die grafiellae. En natuurlike grafiet by kamertemperatuur het uitstekende stabiliteit en suur- en alkali-weerstand, dus reageer dit nie met suur en alkali nie, daarom het die byvoeging van oksidant 'n noodsaaklike sleutelkomponent in chemiese oksidasie geword.
Daar is baie soorte oksidante, algemeen gebruikte oksidante is vaste oksidante (soos kaliumpermanganaat, kaliumdichromaat, chroomtrioksied, kaliumchloraat, ens.), kan ook sommige oksiderende vloeibare oksidante wees (soos waterstofperoksied, salpetersuur, ens.). Daar is in onlangse jare gevind dat kaliumpermanganaat die hoofoksidant is wat gebruik word in die voorbereiding van uitbreibare grafiet.
Onder die werking van die oksideermiddel word grafiet geoksideer en die neutrale netwerkmakromolekules in die grafietlaag word planêre makromolekules met 'n positiewe lading. As gevolg van die afstotende effek van dieselfde positiewe lading, neem die afstand tussen die grafiellae toe, wat 'n kanaal en ruimte bied vir die interkalator om die grafietlaag glad binne te gaan. In die voorbereidingsproses van uitbreibare grafiet is die interkaleringsmiddel hoofsaaklik suur. In onlangse jare gebruik navorsers hoofsaaklik swaelsuur, salpetersuur, fosforsuur, perchloorsuur, gemengde suur en ysasynsuur.
Die elektrochemiese metode is in 'n konstante stroom, met die waterige oplossing van die insetsel as die elektroliet, grafiet en metaalmateriaal (vlekvrye staalmateriaal, platinumplaat, loodplaat, titaniumplaat, ens.) vorm 'n saamgestelde anode, metaalmateriaal wat in die elektroliet as katode geplaas word, vorm 'n geslote lus; of die grafiet word in die elektroliet opgeskort, en gelyktydig in die elektroliet in die negatiewe en positiewe plaat geplaas, en deur die twee elektrodes word dit geaktiveer, met anodiese oksidasie. Die oppervlak van die grafiet word geoksideer tot karbokatien. Terselfdertyd, onder die gekombineerde werking van elektrostatiese aantrekking en konsentrasieverskil-diffusie, word suurione of ander polêre interkalante ione tussen die grafiellae ingebed om uitbreibare grafiet te vorm.
In vergelyking met die chemiese oksidasiemetode, word die elektrochemiese metode vir die voorbereiding van uitbreibare grafiet in die hele proses sonder die gebruik van 'n oksidant gebruik. Die behandelingshoeveelheid is groot, die oorblywende hoeveelheid korrosiewe stowwe is klein, die elektroliet kan na die reaksie herwin word, die hoeveelheid suur word verminder, die koste word bespaar, die omgewingsbesoedeling word verminder, die skade aan die toerusting is laag en die lewensduur word verleng. In onlangse jare het die elektrochemiese metode geleidelik die voorkeurmetode geword vir die voorbereiding van uitbreibare grafiet deur baie ondernemings met baie voordele.
Die gasfasediffusiemetode is om uitbreibare grafiet te produseer deur die interkalator met grafiet in gasvorm in kontak te bring en 'n interkalerende reaksie te ondergaan. Oor die algemeen word die grafiet en die insetsel aan beide kante van die hittebestande glasreaktor geplaas, en die vakuum word gepomp en verseël, daarom staan dit ook bekend as die tweekamermetode. Hierdie metode word dikwels gebruik om halied -EG en alkalimetaal -EG in die industrie te sintetiseer.
Voordele: die struktuur en orde van die reaktor kan beheer word, en die reaktante en produkte kan maklik geskei word.
Nadele: die reaksietoestel is meer kompleks, die werking is moeiliker, dus is die uitset beperk, en die reaksie moet onder hoë temperatuurtoestande uitgevoer word, die tyd is langer, en die reaksietoestande is baie hoog, die voorbereidingsomgewing moet vakuum wees, dus is die produksiekoste relatief hoog, nie geskik vir grootskaalse produksietoepassings nie.
Die gemengde vloeistoffase-metode is om die ingevoegde materiaal direk met grafiet te meng, onder die beskerming van die mobiliteit van 'n inerte gas of 'n verseëlingstelsel vir 'n verhittingsreaksie om uitbreibare grafiet voor te berei. Dit word algemeen gebruik vir die sintese van alkalimetaal-grafiet interlaminêre verbindings (GIC's).
Voordele: Die reaksieproses is eenvoudig, die reaksiespoed is vinnig, deur die verhouding van grafietgrondstowwe en insetsels te verander, kan 'n sekere struktuur en samestelling van uitbreibare grafiet bereik word, meer geskik vir massaproduksie.
Nadele: Die gevormde produk is onstabiel, dit is moeilik om die vry ingevoegde stof wat aan die oppervlak van GIC's geheg is, te hanteer, en dit is moeilik om die konsekwentheid van grafiet-interlamellêre verbindings te verseker wanneer 'n groot aantal sintese plaasvind.
Die smeltmetode is om grafiet met interkalerende materiaal te meng en te verhit om uitbreibare grafiet voor te berei. Gebaseer op die feit dat eutektiese komponente die smeltpunt van die stelsel (onder die smeltpunt van elke komponent) kan verlaag, is dit 'n metode vir die voorbereiding van ternêre of multikomponent GIC's deur twee of meer stowwe (wat 'n gesmelte soutstelsel moet kan vorm) gelyktydig tussen grafiellae in te voeg. Word algemeen gebruik in die voorbereiding van metaalchloriede - GIC's.
Voordele: Die sinteseproduk het goeie stabiliteit, maklik om te was, eenvoudige reaksietoestel, lae reaksietemperatuur, kort tyd, geskik vir grootskaalse produksie.
Nadele: dit is moeilik om die ordestruktuur en samestelling van die produk in die reaksieproses te beheer, en dit is moeilik om die konsekwentheid van die ordestruktuur en samestelling van die produk in massasintese te verseker.
Die drukmetode is om grafietmatriks met alkalieaardmetaal- en seldsame aardmetaalpoeier te meng en te reageer om M-GICS onder druktoestande te produseer.
Nadele: Slegs wanneer die dampdruk van die metaal 'n sekere drempel oorskry, kan die invoegreaksie uitgevoer word; As die temperatuur egter te hoog is, kan dit maklik veroorsaak dat metaal en grafiet karbiede vorm, 'n negatiewe reaksie, dus moet die reaksietemperatuur binne 'n sekere reeks gereguleer word. Die invoegtemperatuur van seldsame aardmetale is baie hoog, dus moet druk toegepas word om die reaksietemperatuur te verlaag. Hierdie metode is geskik vir die voorbereiding van metaal-GICS met 'n lae smeltpunt, maar die toestel is ingewikkeld en die bedryfsvereistes is streng, dus word dit selde gebruik.
Die plofbare metode gebruik gewoonlik grafiet en uitbreidingsmiddels soos KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O of mengsels wat voorberei is. Wanneer dit verhit word, sal grafiet gelyktydig oksideer en 'n kambiumverbinding insluit, wat dan op 'n "plofbare" manier uitgebrei word om uitgebreide grafiet te verkry. Wanneer metaalsout as uitbreidingsmiddel gebruik word, is die produk meer kompleks, wat nie net uitgebreide grafiet bevat nie, maar ook metaal.
