Методът на химическо окисление е традиционен метод за получаване на разширяващ се графит. При този метод естественият люспест графит се смесва с подходящ окислител и интеркалиращ агент, контролира се определена температура, непрекъснато се разбърква, промива се, филтрира и суши, за да се получи разширяващ се графит. Методът на химическо окисление се е превърнал в сравнително зрял метод в индустрията с предимствата на просто оборудване, удобна работа и ниска цена.
Етапите на процеса на химическо окисление включват окисление и интеркалация. Окислението на графита е основното условие за образуването на разширяващ се графит, тъй като гладкото протичане на интеркалационната реакция зависи от степента на отваряне между графитните слоеве. Естественият графит при стайна температура има отлична стабилност и устойчивост на киселини и основи, така че не реагира с киселини и основи, следователно добавянето на окислител се е превърнало в необходим ключов компонент при химическото окисление.
Съществуват много видове окислители. Обикновено се използват твърди окислители (като калиев перманганат, калиев дихромат, хромов триоксид, калиев хлорат и др.), а могат да се използват и някои течни окислители (като водороден пероксид, азотна киселина и др.). През последните години се установява, че калиевият перманганат е основният окислител, използван за получаване на разширяващ се графит.
Под действието на окислител, графитът се окислява и неутралните мрежови макромолекули в графитния слой се превръщат в планарни макромолекули с положителен заряд. Поради отблъскващия ефект на същия положителен заряд, разстоянието между графитните слоеве се увеличава, което осигурява канал и пространство за плавно навлизане на интеркалатора в графитния слой. В процеса на получаване на разширяващ се графит, интеркалиращият агент е главно киселина. През последните години изследователите използват главно сярна киселина, азотна киселина, фосфорна киселина, перхлорна киселина, смесена киселина и ледена оцетна киселина.
Електрохимичният метод е с постоянен ток, като водният разтвор на вложката служи като електролит. Графитът и металните материали (неръждаема стомана, платинена плоча, оловна плоча, титаниева плоча и др.) образуват композитен анод. Металните материали се вмъкват в електролита като катод, образувайки затворен контур. Или графитът е суспендиран в електролита, като едновременно с това се вмъква в отрицателната и положителната плоча в електролита. Двата електрода се захранват чрез метод на анодно окисление. Повърхността на графита се окислява до карбокатион. В същото време, под въздействието на електростатично привличане и дифузия поради разлика в концентрацията, киселинни йони или други полярни интеркалантни йони се вграждат между графитните слоеве, образувайки разширяващ се графит.
В сравнение с метода на химическо окисление, електрохимичният метод за получаване на разширяем графит в целия процес без използване на окислител, количеството на третираната част е голямо, остатъчното количество корозивни вещества е малко, електролитът може да се рециклира след реакцията, количеството киселина е намалено, разходите са спестени, замърсяването на околната среда е намалено, щетите по оборудването са ниски и експлоатационният живот е удължен. През последните години електрохимичният метод постепенно се превърна в предпочитан метод за получаване на разширяем графит от много предприятия, с много предимства.
Методът на газофазна дифузия е за получаване на разширяващ се графит чрез контакт на интеркалатора с графит в газообразна форма и интеркалираща реакция. Обикновено графитът и вложката се поставят в двата края на топлоустойчивия стъклен реактор, а вакуумът се изпомпва и запечатва, така че е известен още като двукамерен метод. Този метод често се използва за синтезиране на халогенид -EG и алкалнометален -EG в промишлеността.
Предимства: структурата и редът на реактора могат да бъдат контролирани, а реагентите и продуктите могат лесно да бъдат разделени.
Недостатъци: реакционното устройство е по-сложно, операцията е по-трудна, така че продукцията е ограничена, а реакцията трябва да се проведе при условия на висока температура, времето е по-дълго, а условията на реакцията са много високи, средата за приготвяне трябва да бъде вакуумна, така че производствените разходи са сравнително високи, не е подходящо за мащабно производство.
Методът на смесена течна фаза е директно смесване на вложения материал с графит, под защитата на мобилността на инертен газ или уплътнителна система за нагряване, за да се получи разширяващ се графит. Той обикновено се използва за синтез на междуслойни съединения на алкални метали и графит (GIC).
Предимства: Реакционният процес е прост, скоростта на реакцията е бърза, чрез промяна на съотношението на графитните суровини и вложките може да се достигне определена структура и състав на разширяващ се графит, по-подходящ за масово производство.
Недостатъци: Образуваният продукт е нестабилен, трудно е да се обработи свободното вмъкнато вещество, прикрепено към повърхността на графитните стъклени иглици (GIC), и е трудно да се осигури консистентността на графитните междупластинови съединения при голям брой синтези.
Методът на топене е смесване на графит с интеркалиращ материал и нагряване, за да се получи разширяем графит. Въз основа на факта, че евтектичните компоненти могат да понижат точката на топене на системата (под точката на топене на всеки компонент), това е метод за получаване на тройни или многокомпонентни GICs чрез едновременно вмъкване на две или повече вещества (които трябва да могат да образуват система от разтопени соли) между графитните слоеве. Обикновено се използва при получаването на метални хлориди - GICs.
Предимства: Продуктът от синтеза има добра стабилност, лесен за измиване, просто реакционно устройство, ниска реакционна температура, кратко време, подходящ за мащабно производство.
Недостатъци: трудно е да се контролира структурата на реда и съставът на продукта в реакционния процес и е трудно да се осигури съгласуваност на структурата на реда и състава на продукта при масовия синтез.
Методът под налягане е да се смеси графитна матрица с прах от алкалоземен метал и редкоземен метал и да се реагира за получаване на M-GICS под налягане.
Недостатъци: Реакцията на вмъкване може да се проведе само когато налягането на парите на метала надвиши определен праг; температурата обаче е твърде висока и лесно може да предизвика образуване на карбиди между метала и графита, което води до отрицателна реакция, така че температурата на реакцията трябва да се регулира в определен диапазон. Температурата на вмъкване на редкоземни метали е много висока, така че трябва да се приложи налягане, за да се намали температурата на реакцията. Този метод е подходящ за получаване на метални GICS с ниска точка на топене, но устройството е сложно и изискванията за работа са строги, така че рядко се използва сега.
Експлозивният метод обикновено използва графит и разширителен агент като KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O пиропирос или приготвени смеси. При нагряване графитът едновременно окислява и интеркалира в камбиево съединение, което след това се разширява по „експлозивен“ начин, като по този начин се получава разширен графит. Когато металната сол се използва като разширителен агент, продуктът е по-сложен, тъй като съдържа не само разширен графит, но и метал.
