Metoda hemijske oksidacije je tradicionalna metoda za pripremu ekspandirajuće grafita. U ovoj metodi, prirodni ljuski grafita se miješa s odgovarajućim oksidansom i interkalirajućim sredstvom, kontrolira se na određenoj temperaturi, stalno se miješa, te se pere, filtrira i suši kako bi se dobio ekspandirajući grafit. Metoda hemijske oksidacije postala je relativno zrela metoda u industriji s prednostima jednostavne opreme, praktičnog rada i niske cijene.
Procesni koraci hemijske oksidacije uključuju oksidaciju i interkalaciju. Oksidacija grafita je osnovni uslov za formiranje ekspandirajuće grafite, jer stepen otvaranja između slojeva grafita zavisi od toga da li će reakcija interkalacije teći glatko. Prirodni grafit na sobnoj temperaturi ima odličnu stabilnost i otpornost na kiseline i alkalije, tako da ne reaguje sa kiselinama i alkalijama, stoga je dodavanje oksidansa postalo neophodna ključna komponenta u hemijskoj oksidaciji.
Postoji mnogo vrsta oksidansa. Općenito korišteni oksidansi su čvrsti oksidansi (kao što su kalijum permanganat, kalijum dihromat, hrom trioksid, kalijum hlorat itd.), a mogu se koristiti i neki tečni oksidansi (kao što su vodonik peroksid, azotna kiselina itd.). Posljednjih godina je utvrđeno da je kalijum permanganat glavni oksidans koji se koristi u pripremi ekspandirajuće grafitne mase.
Pod djelovanjem oksidansa, grafit se oksidira i neutralne mrežne makromolekule u sloju grafita postaju planarne makromolekule s pozitivnim nabojem. Zbog odbojnog efekta istog pozitivnog naboja, udaljenost između slojeva grafita se povećava, što osigurava kanal i prostor za interkalator da nesmetano uđe u sloj grafita. U procesu pripreme ekspandirajuće grafite, interkalacijski agens je uglavnom kiselina. Posljednjih godina istraživači uglavnom koriste sumpornu kiselinu, dušičnu kiselinu, fosfornu kiselinu, perhlornu kiselinu, miješanu kiselinu i glacijalnu sirćetnu kiselinu.
Elektrohemijska metoda je u konstantnoj struji, sa vodenim rastvorom umetka kao elektrolitom, grafit i metalni materijali (nerđajući čelik, platinasta ploča, olovna ploča, titanijumska ploča itd.) čine kompozitnu anodu, metalni materijali umetnuti u elektrolit kao katoda, formirajući zatvorenu petlju; ili grafit suspendovan u elektrolitu, u elektrolitu istovremeno umetnut u negativnu i pozitivnu ploču, kroz dvije elektrode se napajaju metodom anodne oksidacije. Površina grafita se oksidira u karbokation. Istovremeno, pod kombinovanim djelovanjem elektrostatičkog privlačenja i difuzije razlike koncentracija, kiseli ioni ili drugi polarni interkalantni ioni se ugrađuju između slojeva grafita i formiraju ekspandirajući grafit.
U poređenju sa metodom hemijske oksidacije, elektrohemijska metoda za pripremu ekspandirajuće grafit u cijelom procesu bez upotrebe oksidansa, količina tretirane materije je velika, preostala količina korozivnih supstanci je mala, elektrolit se može reciklirati nakon reakcije, smanjuje se količina kiseline, štede se troškovi, smanjuje se zagađenje okoline, oštećenja opreme su mala, a vijek trajanja se produžava. Posljednjih godina, elektrohemijska metoda je postepeno postala preferirana metoda za pripremu ekspandirajuće grafit od strane mnogih preduzeća, sa mnogim prednostima.
Metoda difuzije u gasnoj fazi je proizvodnja ekspandirajuće grafitne strukture kontaktom interkalatora s grafitom u gasovitom obliku i interkalacijom. Općenito, grafit i uložak se postavljaju na oba kraja termootpornog staklenog reaktora, a vakuum se pumpa i zatvara, pa je poznata i kao dvokomorna metoda. Ova metoda se često koristi za sintezu halogenida -EG i alkalnih metala -EG u industriji.
Prednosti: struktura i redoslijed reaktora se mogu kontrolirati, a reaktanti i produkti se mogu lako odvojiti.
Nedostaci: reakcijski uređaj je složeniji, operacija je teža, pa je izlaz ograničen, a reakcija se mora provoditi pod uvjetima visoke temperature, vrijeme je duže, a reakcijski uvjeti su vrlo visoki, pripremno okruženje mora biti vakuum, pa su troškovi proizvodnje relativno visoki, nije pogodno za velike proizvodne primjene.
Metoda miješane tečne faze je direktno miješanje umetnutog materijala s grafitom, pod zaštitom mobilnosti inertnog plina ili sistema za brtvljenje radi reakcije zagrijavanja kako bi se pripremio ekspandirajući grafit. Obično se koristi za sintezu interlaminarnih spojeva alkalnih metala i grafita (GIC).
Prednosti: Reakcijski proces je jednostavan, brzina reakcije je velika, promjenom omjera grafitnih sirovina i umetaka može se postići određena struktura i sastav ekspandirajućeg grafita, pogodniji za masovnu proizvodnju.
Nedostaci: Dobiveni proizvod je nestabilan, teško je rukovati slobodnom umetnutom supstancom pričvršćenom za površinu GIC-a i teško je osigurati konzistentnost međulamelarnih spojeva grafita prilikom velikog broja sinteza.
Metoda topljenja je miješanje grafita s interkalirajućim materijalom i zagrijavanje kako bi se dobio ekspandirajući grafit. Na osnovu činjenice da eutektičke komponente mogu sniziti tačku topljenja sistema (ispod tačke topljenja svake komponente), to je metoda za pripremu ternarnih ili višekomponentnih GIC-ova umetanjem dvije ili više supstanci (koje moraju biti sposobne formirati sistem rastopljene soli) između slojeva grafita istovremeno. Općenito se koristi u pripremi metalnih hlorida - GIC-ova.
Prednosti: Proizvod sinteze ima dobru stabilnost, lako se pere, jednostavan reakcijski uređaj, nisku reakcijsku temperaturu, kratko vrijeme, pogodan za proizvodnju velikih razmjera.
Nedostaci: teško je kontrolisati strukturu reda i sastav produkta u procesu reakcije, a teško je osigurati konzistentnost strukture reda i sastava produkta u masovnoj sintezi.
Metoda pod pritiskom je miješanje grafitne matrice s prahom zemnoalkalnih metala i rijetkozemnih metala, a zatim reakcija za proizvodnju M-GICS-a pod pritiskom.
Nedostaci: Reakcija umetanja se može provesti tek kada pritisak pare metala pređe određeni prag; Međutim, temperatura je previsoka i lako uzrokuje stvaranje karbida između metala i grafita, što dovodi do negativne reakcije, pa se temperatura reakcije mora regulirati u određenom rasponu. Temperatura umetanja rijetkih zemnih metala je vrlo visoka, pa se mora primijeniti pritisak da bi se smanjila temperatura reakcije. Ova metoda je pogodna za pripremu metalnih GICS-a sa niskom tačkom topljenja, ali je uređaj komplikovan, a zahtjevi za rad strogi, pa se sada rijetko koristi.
Eksplozivna metoda uglavnom koristi grafit i ekspanziono sredstvo kao što su KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O piropiro ili pripremljene smjese. Kada se zagrije, grafit istovremeno oksidira i interkalira u kambijum, koji se zatim ekspandira na "eksplozivni" način, čime se dobija ekspandirani grafit. Kada se kao ekspanziono sredstvo koristi metalna sol, proizvod je složeniji i ne sadrži samo ekspandirani grafit, već i metal.
