Kimyəvi oksidləşmə üsulu genişlənən qrafitin hazırlanması üçün ənənəvi bir üsuldur. Bu üsulda təbii lopa qrafiti müvafiq oksidləşdirici və interkalizəedici maddə ilə qarışdırılır, müəyyən bir temperaturda idarə olunur, daim qarışdırılır və genişlənən qrafit əldə etmək üçün yuyulur, süzülür və qurudulur. Kimyəvi oksidləşmə üsulu sadə avadanlıq, rahat işləmə və aşağı qiymət üstünlükləri ilə sənayedə nisbətən yetkin bir üsula çevrilmişdir.
Kimyəvi oksidləşmə prosesinin mərhələlərinə oksidləşmə və interkalasiya daxildir. Qrafitin oksidləşməsi genişlənən qrafitin əmələ gəlməsi üçün əsas şərtdir, çünki interkalasiya reaksiyasının rahat keçib-getməməsi qrafit təbəqələri arasındakı açılma dərəcəsindən asılıdır. Otaq temperaturunda təbii qrafit əla stabilliyə və turşu və qələvi müqavimətinə malikdir, buna görə də turşu və qələvi ilə reaksiyaya girmir, buna görə də oksidləşdirici maddənin əlavə edilməsi kimyəvi oksidləşmədə zəruri əsas komponentə çevrilib.
Bir çox növ oksidləşdirici maddə var, ümumiyyətlə istifadə olunan oksidləşdirici maddələr bərk oksidləşdirici maddələrdir (məsələn, kalium permanganat, kalium dixromat, xrom trioksid, kalium xlorat və s.), həmçinin bəzi oksidləşdirici maye oksidləşdirici maddələr (məsələn, hidrogen peroksid, nitrat turşusu və s.) ola bilər. Son illərdə genişlənən qrafit hazırlanmasında istifadə olunan əsas oksidləşdirici maddə kalium permanganatdır.
Oksidləşdiricinin təsiri altında qrafit oksidləşir və qrafit təbəqəsindəki neytral şəbəkə makromolekulları müsbət yüklü düz makromolekullara çevrilir. Eyni müsbət yükün itələmə təsiri səbəbindən qrafit təbəqələri arasındakı məsafə artır və bu da interkalatorun qrafit təbəqəsinə rahat daxil olması üçün bir kanal və boşluq təmin edir. Genişlənən qrafitin hazırlanması prosesində interkalator agenti əsasən turşudur. Son illərdə tədqiqatçılar əsasən sulfat turşusu, azot turşusu, fosfor turşusu, xlor turşusu, qarışıq turşu və buzlaq sirkə turşusundan istifadə edirlər.
Elektrokimyəvi üsul sabit cərəyanda aparılır, elektrolit kimi əlavənin sulu məhlulu, qrafit və metal materiallar (paslanmayan polad material, platin lövhə, qurğuşun lövhə, titan lövhə və s.) kompozit anod təşkil edir, metal materiallar elektrolitə katod kimi daxil edilir və qapalı bir dövrə əmələ gətirir; və ya elektrolitdə asılı qalan qrafit, eyni zamanda mənfi və müsbət lövhəyə daxil edilir və iki elektrod vasitəsilə enerjili üsulla anod oksidləşir. Qrafitin səthi karbokasiyaya oksidləşir. Eyni zamanda, elektrostatik cazibə və konsentrasiya fərqi diffuziyasının birgə təsiri altında turşu ionları və ya digər qütb aralıq ionları genişlənən qrafit əmələ gətirmək üçün qrafit təbəqələri arasına yerləşdirilir.
Kimyəvi oksidləşmə metodu ilə müqayisədə, oksidləşdirici istifadə etmədən bütün prosesdə genişlənən qrafitin hazırlanması üçün elektrokimyəvi metod, emal miqdarı böyükdür, aşındırıcı maddələrin qalıq miqdarı azdır, elektrolit reaksiyadan sonra təkrar emal edilə bilər, turşu miqdarı azalır, xərc qənaət olunur, ətraf mühitin çirklənməsi azalır, avadanlığa dəyən ziyan azdır və xidmət müddəti uzadılır. Son illərdə elektrokimyəvi metod bir çox üstünlüklərə malik bir çox müəssisə tərəfindən tədricən genişlənən qrafitin hazırlanması üçün üstünlük verilən üsula çevrilmişdir.
Qaz fazalı diffuziya metodu, interkalatoru qaz şəklində qrafitlə təmasda saxlamaq və interkalasiya reaksiyasını aparmaqla genişlənən qrafit istehsal etməkdir. Ümumiyyətlə, qrafit və əlavə istiliyədavamlı şüşə reaktorun hər iki ucuna yerləşdirilir və vakuum pompalanır və möhürlənir, buna görə də iki kameralı metod kimi də tanınır. Bu metod tez-tez sənayedə halid-EG və qələvi metal-EG sintez etmək üçün istifadə olunur.
Üstünlükləri: reaktorun quruluşu və sırası idarə oluna bilər, reaktivlər və məhsullar asanlıqla ayrıla bilər.
Dezavantajları: reaksiya cihazı daha mürəkkəbdir, əməliyyat daha çətindir, buna görə çıxış məhduddur və reaksiya yüksək temperatur şəraitində aparılacaq, vaxt daha uzundur və reaksiya şəraiti çox yüksəkdir, hazırlıq mühiti vakuum olmalıdır, buna görə istehsal dəyəri nisbətən yüksəkdir və genişmiqyaslı istehsal tətbiqləri üçün uyğun deyil.
Qarışıq maye faza metodu, daxil edilmiş materialı inert qazın hərəkətliliyinin qorunması altında və ya genişlənən qrafiti hazırlamaq üçün istilik reaksiyası üçün möhürləmə sisteminin qorunması altında birbaşa qrafitlə qarışdırmaqdır. Bu üsul adətən qələvi metal-qrafit interlaminar birləşmələrinin (GIC) sintezi üçün istifadə olunur.
Üstünlükləri: Reaksiya prosesi sadədir, reaksiya sürəti sürətlidir, qrafit xammalı və əlavələrin nisbətini dəyişdirməklə kütləvi istehsal üçün daha uyğun olan müəyyən bir quruluşa və genişlənən qrafitin tərkibinə çatmaq olar.
Dezavantajları: Formalaşmış məhsul qeyri-sabitdir, GIC-lərin səthinə yapışmış sərbəst daxil edilmiş maddə ilə işləmək çətindir və çox sayda sintez zamanı qrafit arası birləşmələrin tutarlılığını təmin etmək çətindir.
Ərimə üsulu, qrafiti interkalasiya materialı ilə qarışdırmaq və genişlənən qrafiti hazırlamaq üçün qızdırmaqdır. Evtektik komponentlərin sistemin ərimə nöqtəsini (hər bir komponentin ərimə nöqtəsindən aşağı) aşağı sala biləcəyinə əsaslanaraq, bu üsul, qrafit təbəqələri arasında eyni vaxtda iki və ya daha çox maddənin (əridilmiş duz sistemi yarada bilən) daxil edilməsi ilə üçlü və ya çoxkomponentli GIC-lərin hazırlanması üçün bir üsuldur. Ümumiyyətlə metal xloridlərinin - GIC-lərin hazırlanmasında istifadə olunur.
Üstünlükləri: Sintez məhsulu yaxşı stabilliyə, yuyulması asanlığa, sadə reaksiya cihazına, aşağı reaksiya temperaturuna, qısa müddətə malikdir, genişmiqyaslı istehsal üçün uyğundur.
Dezavantajları: reaksiya prosesində məhsulun nizam quruluşunu və tərkibini idarə etmək çətindir və kütləvi sintezdə məhsulun nizam quruluşunun və tərkibinin ardıcıllığını təmin etmək çətindir.
Təzyiqli üsul, qrafit matrisini qələvi torpaq metalı və nadir torpaq metal tozu ilə qarışdırmaq və təzyiqli şəraitdə M-GICS istehsal etmək üçün reaksiya verməkdir.
Dezavantajları: Yalnız metalın buxar təzyiqi müəyyən bir həddi keçdikdə, daxiletmə reaksiyası aparıla bilər; Lakin temperatur çox yüksəkdir, metal və qrafitin karbid əmələ gətirməsinə səbəb olur, mənfi reaksiya verir, buna görə də reaksiya temperaturu müəyyən bir diapazonda tənzimlənməlidir. Nadir torpaq metallarının daxiletmə temperaturu çox yüksəkdir, buna görə də reaksiya temperaturunu azaltmaq üçün təzyiq tətbiq edilməlidir. Bu üsul aşağı ərimə nöqtəsinə malik metal-GICS hazırlamaq üçün uyğundur, lakin cihaz mürəkkəbdir və əməliyyat tələbləri sərtdir, buna görə də indi nadir hallarda istifadə olunur.
Partlayıcı üsulda ümumiyyətlə qrafit və KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O kimi genişləndirici maddələrdən və ya qarışıqlardan istifadə olunur. Qrafit qızdırıldıqda eyni vaxtda oksidləşmə və interkalasiya reaksiyasına girir və sonra "partlayıcı" şəkildə genişlənir və beləliklə genişlənmiş qrafit əldə edilir. Genişləndirici maddə kimi metal duzu istifadə edildikdə, məhsul daha mürəkkəb olur və bu, yalnız genişlənmiş qrafit deyil, həm də metaldır.
