El mètode d’oxidació química és un mètode tradicional per preparar un grafit expandible. En aquest mètode, el grafit de flocs natural es barreja amb un agent d’oxidant i intercalat adequat, controlat a una determinada temperatura, s’agita constantment i es renta, es filtra i s’asseca per obtenir un grafit expandible. El mètode d’oxidació química s’ha convertit en un mètode relativament madur a la indústria amb els avantatges d’equips senzills, un funcionament convenient i un baix cost.
Els passos del procés de l’oxidació química inclouen l’oxidació i la intercalació. L’oxidació del grafit és la condició bàsica per a la formació de grafit expandible, perquè si la reacció d’intercalació pot procedir de manera fluida depèn del grau d’obertura entre les capes de grafit. I el grafit natural a la temperatura ambient té una excel·lent estabilitat i àcid i l’àcid i la resistència alcali, de manera que no reacciona amb l’àcid i els alkali, per tant, l’addició de l’òxid ha esdevingut un component de l’oxidant necessari que s’hagi convertit en un component clau de l’oxidant, l’addició de l’addició de l’oxidant, l’addició de l’addició de l’addició de l’addició de l’oxidant. oxidació.
Hi ha molts tipus d’oxidants, els oxidants generalment utilitzats són oxidants sòlids (com el permanganat de potassi, el dicromat de potassi, el triòxid de crom, el clorat de potassi, etc.), també poden ser alguns oxidants líquids oxidants (com el peròxid d’hidrogen, àcid nitric, etc.). En els darrers anys es troba que el permanganat de potassi és el principal oxidant utilitzat per preparar un grafit expandible.
Sota l’acció de l’oxiditzador, el grafit s’oxida i les macromolècules de xarxa neutres de la capa de grafit es converteixen en macromolècules planes amb càrrega positiva. A causa de l'efecte repulsiu de la mateixa càrrega positiva, augmenta la distància entre les capes de grafit, cosa que proporciona un canal i un espai perquè l'intercalador entri de forma fluida a la capa de grafit. En el procés de preparació de grafit expandible, l’agent intercalant és principalment àcid. En els darrers anys, els investigadors utilitzen principalment àcid sulfúric, àcid nítric, àcid fosfòric, àcid perclòric, àcid mixt i àcid acètic glacial.
El mètode electroquímic es troba en un corrent constant, amb la solució aquosa de la placa com a electròlit, grafit i materials metàl·lics (material d’acer inoxidable, placa de platí, placa de plom, placa de titani, etc.) constitueixen un ànode compost, materials metàl·lics inserits a l’electròlit com a càtode, formant un bucle tancat; O el grafit suspès en l'electròlit, a l'electròlit alhora inserit a la placa negativa i positiva, a través dels dos elèctrodes són un mètode energitzat, oxidació anòdica. La superfície del grafit s’oxida a la carbocació. Al mateix temps, sota l’acció combinada d’atracció electrostàtica i difusió de la diferència de concentració, els ions àcids o altres ions intercallants polars s’incorporen entre les capes de grafit per formar un grafit expandible.
En comparació amb el mètode d’oxidació química, el mètode electroquímic per a la preparació de grafit expansable en tot el procés sense l’ús d’oxidant, la quantitat de tractament és gran, la quantitat residual de substàncies corrosives és petita, l’electròlit es pot reciclar després de la reacció, la quantitat d’àcid es redueix El mètode electroquímic s’ha convertit gradualment en el mètode preferit per preparar un grafit expandible per part de moltes empreses amb molts avantatges.
El mètode de difusió en fase gasosa és produir un grafit expandible contactant amb l’intercalador amb grafit en forma gasosa i la reacció d’intercalar. Generalment, el grafit i l’inserció es col·loquen als dos extrems del reactor de vidre resistent a la calor i el buit és bombat i segellat, de manera que també es coneix com a mètode de dues cambres.
Avantatges: Es pot controlar l'estructura i l'ordre del reactor i es poden separar fàcilment els reactants i els productes.
Inconvenients: el dispositiu de reacció és més complex, l’operació és més difícil, de manera que la sortida és limitada i la reacció que es pot dur a terme en condicions d’alta temperatura, el temps és més llarg i les condicions de reacció són molt elevades, l’entorn de preparació ha de ser buit, de manera que el cost de producció és relativament elevat, no és adequat per a aplicacions de producció a gran escala.
El mètode de fase líquida mixta és barrejar directament el material inserit amb grafit, sota la protecció de la mobilitat del gas inert o del sistema de segellat per a la reacció de calefacció per preparar un grafit expandible. S’utilitza habitualment per a la síntesi de compostos interlamines de grafit metàl·lic alcalí (GICs).
Avantatges: El procés de reacció és senzill, la velocitat de reacció és ràpida, canviant la relació de les matèries primeres i les insercions de grafit pot arribar a una determinada estructura i composició de grafit expandible, més adequada per a la producció massiva.
Desavantatges: el producte format és inestable, és difícil fer front a la substància inserida lliure unida a la superfície dels GIC, i és difícil assegurar la consistència dels compostos interlamel·lals de grafit quan un gran nombre de síntesi.
El mètode de fusió és barrejar grafit amb material intercalant i calor per preparar un grafit expandible. clorurs - gics.
Avantatges: El producte de síntesi té una bona estabilitat, fàcil de rentar, dispositiu de reacció senzilla, baixa temperatura de reacció, temps curt, adequat per a la producció a gran escala.
Inconvenients: És difícil controlar l'estructura d'ordre i la composició del producte en el procés de reacció, i és difícil assegurar la consistència de l'estructura d'ordre i la composició del producte en la síntesi de massa.
El mètode pressuritzat és barrejar la matriu de grafit amb metall alcalí de terra i pols de metall de terra rara i reaccionar per produir M-GIC en condicions pressuritzades.
Desavantatges: només quan la pressió de vapor del metall supera un determinat llindar, es pot dur a terme la reacció d’inserció; Tot i això, la temperatura és massa alta, fàcil de fer que el metall i el grafit formin carburs, la reacció negativa, de manera que la temperatura de reacció s’ha de regular en un rang determinat. La temperatura d’inserció dels metalls de la terra rara és molt alta, de manera que s’ha d’aplicar la pressió per reduir la temperatura de reacció. Aquest mètode és adequat per a la preparació de Gics de metall amb un punt de fusió baix, però el dispositiu és complicat i els requeriments d’operació són estrictes.
El mètode explosiu generalment utilitza agent de grafit i expansió com KCLO4, MG (CLO4) 2 · NH2O, ZN (NO3) 2 · Piropyros o barreges NH2O preparades, quan s’escalfa, el grafite s’oxida simultàniament i la reacció de la intercalació s’utilitza com a compost de cambium, que s’amplia de manera “explosiva”, obtenint així el gràfic expandit. El producte és més complex, que no només té un grafit expandit, sinó també el metall.
