Kemisk oxidationsmetode er en traditionel metode til fremstilling af ekspanderbar grafit. I denne metode blandes naturlig flagegrafit med et passende oxidationsmiddel og interkaleringsmiddel, kontrolleres ved en bestemt temperatur, omrøres konstant og vaskes, filtreres og tørres for at opnå ekspanderbar grafit. Kemisk oxidationsmetode er blevet en relativt moden metode i industrien med fordelene ved simpelt udstyr, bekvem betjening og lave omkostninger.
Processtrinnene i kemisk oxidation omfatter oxidation og interkalering. Oxidation af grafit er den grundlæggende betingelse for dannelsen af ekspanderbar grafit, fordi hvorvidt interkaleringsreaktionen kan forløbe gnidningsløst afhænger af graden af åbning mellem grafitlagene. Og naturlig grafit ved stuetemperatur har fremragende stabilitet og syre- og alkaliresistens, så den reagerer ikke med syre og alkali, derfor er tilsætning af oxidationsmidler blevet en nødvendig nøglekomponent i kemisk oxidation.
Der findes mange slags oxidanter. Generelt anvendte oxidanter er faste oxidanter (såsom kaliumpermanganat, kaliumdichromat, chromtrioxid, kaliumchlorat osv.), og kan også være nogle oxiderende flydende oxidanter (såsom hydrogenperoxid, salpetersyre osv.). I de senere år har det vist sig, at kaliumpermanganat er det primære oxidationsmiddel, der anvendes til fremstilling af ekspanderbar grafit.
Under påvirkning af oxidatoren oxideres grafit, og de neutrale netværksmakromolekyler i grafitlaget bliver til plane makromolekyler med positiv ladning. På grund af den frastødende effekt af den samme positive ladning øges afstanden mellem grafitlagene, hvilket giver en kanal og plads til, at interkalatoren kan trænge gnidningsløst ind i grafitlaget. I fremstillingsprocessen af ekspanderbar grafit er interkaleringsmidlet hovedsageligt syre. I de senere år har forskere hovedsageligt brugt svovlsyre, salpetersyre, fosforsyre, perchlorsyre, blandet syre og iseddikesyre.
Den elektrokemiske metode er en konstant strøm, hvor den vandige opløsning af indsatsen bruges som elektrolyt, og grafit og metalmaterialer (rustfrit stål, platinplade, blyplade, titanplade osv.) danner en kompositanode. Metalmaterialer indsættes i elektrolytten som katode og danner et lukket kredsløb. Eller grafitten suspenderes i elektrolytten, og den negative og positive plade indsættes samtidig i elektrolytten, hvorved de to elektroder aktiveres ved hjælp af anodisk oxidation. Grafittens overflade oxideres til en karbokation. Samtidig indlejres syreioner eller andre polære interkalanter mellem grafitlagene under den kombinerede virkning af elektrostatisk tiltrækning og koncentrationsforskeldiffusion, hvorved der dannes ekspanderbar grafit.
Sammenlignet med den kemiske oxidationsmetode er den elektrokemiske metode til fremstilling af ekspanderbar grafit i hele processen uden brug af oxidationsmidler. Behandlingsmængden er stor, den resterende mængde ætsende stoffer er lille, elektrolytten kan genbruges efter reaktionen, mængden af syre reduceres, omkostningerne spares, miljøforureningen reduceres, skaderne på udstyret er lave, og levetiden forlænges. I de senere år er den elektrokemiske metode gradvist blevet den foretrukne metode til fremstilling af ekspanderbar grafit af mange virksomheder med mange fordele.
Gasfasediffusionsmetoden er at producere ekspanderbar grafit ved at bringe interkalatoren i kontakt med grafit i gasform og interkalere. Generelt placeres grafitten og indsatsen i begge ender af den varmebestandige glasreaktor, og vakuumet pumpes og forsegles, så den er også kendt som tokammermetoden. Denne metode bruges ofte til at syntetisere halogenid -EG og alkalimetal -EG i industrien.
Fordele: Reaktorens struktur og rækkefølge kan kontrolleres, og reaktanter og produkter kan let adskilles.
Ulemper: Reaktionsanordningen er mere kompleks, operationen er mere vanskelig, så outputtet er begrænset, og reaktionen skal udføres under høje temperaturforhold, tiden er længere, og reaktionsbetingelserne er meget høje, forberedelsesmiljøet skal være vakuum, så produktionsomkostningerne er relativt høje, ikke egnet til storskala produktionsapplikationer.
Den blandede flydende fasemetode går ud på at blande det indsatte materiale direkte med grafit under beskyttelse af mobiliteten af en inert gas eller et forseglingssystem til opvarmningsreaktion for at fremstille ekspanderbar grafit. Det bruges almindeligvis til syntese af alkalimetal-grafit interlaminære forbindelser (GIC'er).
Fordele: Reaktionsprocessen er enkel, reaktionshastigheden er hurtig. Ved at ændre forholdet mellem grafitråmaterialer og indsatser kan man opnå en bestemt struktur og sammensætning af ekspanderbar grafit, der er mere egnet til masseproduktion.
Ulemper: Det dannede produkt er ustabilt, det er vanskeligt at håndtere det frie indsatte stof, der er bundet til overfladen af GIC'er, og det er vanskeligt at sikre konsistensen af grafit-interlamellære forbindelser, når et stort antal synteser udføres.
Smeltemetoden består i at blande grafit med interkalerende materiale og opvarme for at fremstille ekspanderbar grafit. Baseret på det faktum, at eutektiske komponenter kan sænke systemets smeltepunkt (under smeltepunktet for hver komponent), er det en metode til fremstilling af ternære eller flerkomponent GIC'er ved at indsætte to eller flere stoffer (som skal kunne danne et smeltet saltsystem) mellem grafitlagene samtidigt. Generelt anvendt til fremstilling af metalchlorider - GIC'er.
Fordele: Synteseproduktet har god stabilitet, er let at vaske, har en simpel reaktionsenhed, er lav i reaktionstemperatur, har kort tid og er velegnet til storskalaproduktion.
Ulemper: Det er vanskeligt at kontrollere produktets ordensstruktur og sammensætning i reaktionsprocessen, og det er vanskeligt at sikre konsistensen af produktets ordensstruktur og sammensætning i massesyntese.
Trykmetoden består i at blande grafitmatrix med jordalkalimetal- og sjældne jordmetalpulver og reagere for at producere M-GICS under trykforhold.
Ulemper: Indsætningsreaktionen kan kun udføres, når metallets damptryk overstiger en vis tærskelværdi. Temperaturen er dog for høj, hvilket let forårsager dannelse af karbider og negativ reaktion mellem metal og grafit, så reaktionstemperaturen skal reguleres inden for et bestemt område. Indsætningstemperaturen for sjældne jordartsmetaller er meget høj, så der skal påføres tryk for at reducere reaktionstemperaturen. Denne metode er egnet til fremstilling af metal-GICS med lavt smeltepunkt, men anordningen er kompliceret, og driftskravene er strenge, så den bruges sjældent nu.
Eksplosivmetoder bruger generelt grafit og ekspansionsmidler såsom KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O eller blandinger af pyropyros. Når grafitten opvarmes, vil den samtidig oxidere og interkalere en cambiumforbindelse, som derefter ekspanderes på en "eksplosiv" måde, hvorved der dannes ekspanderet grafit. Når metalsalt anvendes som ekspansionsmiddel, er produktet mere komplekst, og det indeholder ikke kun ekspanderet grafit, men også metal.
