O método de oxidación química é un método tradicional para preparar o grafito expandible. Neste método, o grafito de flocos natural mestúrase con axente oxidante e intercalante adecuado, controlado a unha determinada temperatura, axitado constantemente e lavado, filtrado e secado para obter grafito expandible. O método de oxidación química converteuse nun método relativamente maduro na industria coas vantaxes de equipos sinxelos, un funcionamento conveniente e baixo custo.
Os pasos do proceso de oxidación química inclúen oxidación e intercalación. A oxidación do grafito é a condición básica para a formación de grafito expandible, porque se a reacción de intercalación pode proceder sen problemas depende do grao de apertura entre as capas de grafito. oxidación química.
Hai moitos tipos de oxidantes, os oxidantes xeralmente usados son oxidantes sólidos (como o permanganato de potasio, o dicromato de potasio, o trióxido de cromo, o clorato de potasio, etc.), tamén poden ser algúns oxidantes líquidos oxidantes (como o peróxido de hidróxeno, o ácido nítrico, etc.). Atópase nos últimos anos que o permanganato de potasio é o principal oxidante usado na preparación do grafito expandible.
Baixo a acción do oxidante, o grafito está oxidado e as macromoléculas de rede neutra na capa de grafito convértense en macromoléculas planas con carga positiva. Debido ao efecto repulsivo da mesma carga positiva, aumenta a distancia entre as capas de grafito, o que proporciona unha canle e un espazo para que o intercalador entre na capa de grafito. No proceso de preparación de grafito expandible, o axente intercalante é principalmente ácido. Nos últimos anos, os investigadores usan principalmente o ácido sulfúrico, o ácido nítrico, o ácido fosfórico, o ácido clorhídrico, o ácido mixto e o ácido acético glacial.
O método electroquímico está nunha corrente constante, coa solución acuosa da inserción como o electrólito, o grafito e os materiais metálicos (material de aceiro inoxidable, placa de platino, placa de chumbo, placa de titanio, etc.) constitúen un ánodo composto, materiais metálicos inseridos no electrólito como cátodo, formando un lazo pechado; Ou o grafito suspendido no electrólito, no electrólito ao mesmo tempo inserido na placa negativa e positiva, a través dos dous electrodos son método energizado, oxidación anódica. A superficie do grafito está oxidada á carbocación. Ao mesmo tempo, baixo a acción combinada de atracción electrostática e difusión de diferenzas de concentración, os ións ácidos ou outros ións intercalantes polares están incrustados entre as capas de grafito para formar grafito expandible.
En comparación co método de oxidación química, o método electroquímico para a preparación de grafito expansible en todo o proceso sen o uso de oxidante, a cantidade de tratamento é grande, a cantidade residual de substancias corrosivas é pequena, o electrólito pode reciclarse despois da reacción, a cantidade de ácido redúcese, o custo é o custo. O método electroquímico converteuse gradualmente no método preferido para preparar o grafito expandible por moitas empresas con moitas vantaxes.
O método de difusión en fase de gas é producir grafito expandible contactando co intercalador con grafito en forma gaseosa e reacción intercalante. Xeralmente, o grafito e a inserción colócanse en ambos os extremos do reactor de vidro resistente á calor e o baleiro é a miúdo.
Vantaxes: pódese controlar a estrutura e a orde do reactor e os reactantes e produtos pódense separar facilmente.
Desvantaxes: o dispositivo de reacción é máis complexo, a operación é máis difícil, polo que a produción é limitada e a reacción a realizarse en condicións de alta temperatura, o tempo é máis longo e as condicións de reacción son moi altas, o ambiente de preparación debe ser ao baleiro, polo que o custo de produción é relativamente alto, non é adecuado para aplicacións de produción a gran escala.
O método de fase líquida mixta é mesturar directamente o material inserido con grafito, baixo a protección da mobilidade de gas inerte ou sistema de selado para a reacción de calefacción para preparar grafito expandible. Úsase comunmente para a síntese de compostos interlaminarios de grafito de metal alcalino (GICs).
Vantaxes: o proceso de reacción é sinxelo, a velocidade de reacción é rápida, cambiando a relación de materias primas de grafito e insercións pode chegar a unha certa estrutura e composición de grafito expandible, máis adecuado para a produción en masa.
Desvantaxes: o produto formado é inestable, é difícil tratar a sustancia inserida gratuíta unida á superficie dos GIC e é difícil asegurar a coherencia dos compostos interlamelares de grafito cando un gran número de síntese.
O método de fusión é mesturar grafito con material intercalante e calor para preparar grafito ampliable. Baseado no feito de que os compoñentes eutécticos poden baixar o punto de fusión do sistema (debaixo do punto de fusión de cada compoñente), é un método para a preparación de ternary ou multicomponente GICs, inserindo simultaneamente. Cloruros metálicos - GICS.
Vantaxes: o produto de síntese ten boa estabilidade, fácil de lavar, dispositivo de reacción sinxelo, baixa temperatura de reacción, curto tempo, adecuado para a produción a gran escala.
Desvantaxes: é difícil controlar a estrutura e a composición da orde do produto no proceso de reacción e é difícil garantir a coherencia da estrutura de pedidos e a composición do produto en síntese de masas.
O método presurizado é mesturar matriz de grafito con metal de terra alcalina e po de metal de terra rara e reaccionar para producir M-GICs en condicións presurizadas.
Desvantaxes: Só cando a presión de vapor do metal supera un certo limiar, pódese levar a cabo a reacción de inserción; Non obstante, a temperatura é demasiado alta, fácil de provocar que o metal e o grafito formen carburos, reacción negativa, polo que a temperatura de reacción debe estar regulada nun determinado rango. A temperatura de inserción dos metais da terra rara é moi alta, polo que se debe aplicar presión para reducir a temperatura de reacción. Este método é adecuado para a preparación de metal-gics con un punto baixo de fusión, pero o dispositivo é complicado e o requisito de operación é estrito, polo que se utiliza con poucos.
Método explosivo xeralmente usa grafito e axente de expansión como KCLO4, Mg (CLO4) 2 · NH2O, Zn (NO3) 2 · NH2O Pyropyros ou mesturas preparadas, cando se quenta, o grafito oxidado simultaneamente e a reacción de intercalación. O produto é máis complexo, que non só expandiu o grafito, senón tamén o metal.
