A kémiai oxidációs módszer a habosítható grafit előállításának hagyományos módszere. Ennél a módszernél a természetes grafitpehely megfelelő oxidálószerrel és interkalálószerrel keverik, egy bizonyos hőmérsékleten tartják, folyamatosan keverik, majd mossák, szűrik és szárítják, hogy habosítható grafitot kapjanak. A kémiai oxidációs módszer viszonylag kiforrott módszerré vált az iparban, az egyszerű berendezések, a kényelmes kezelhetőség és az alacsony költségek előnyeivel.
A kémiai oxidáció folyamatlépései közé tartozik az oxidáció és az interkaláció. A grafit oxidációja a habosítható grafit képződésének alapvető feltétele, mivel az interkalációs reakció zökkenőmentes lefolyása a grafitrétegek közötti nyílás mértékétől függ. A szobahőmérsékleten lévő természetes grafit kiváló stabilitással és sav- és lúgállósággal rendelkezik, így nem reagál savval és lúggal, ezért az oxidálószer hozzáadása a kémiai oxidáció szükséges kulcskomponensévé vált.
Sokféle oxidálószer létezik, általában szilárd halmazállapotú oxidálószerek (például kálium-permanganát, kálium-dikromát, króm-trioxid, kálium-klorát stb.) és folyékony oxidálószerek (például hidrogén-peroxid, salétromsav stb.) is használhatók. Az utóbbi években kiderült, hogy a kálium-permanganát a fő oxidálószer, amelyet a habosítható grafit előállításánál használnak.
Az oxidálószer hatására a grafit oxidálódik, és a grafitrétegben lévő semleges hálózati makromolekulák pozitív töltésű sík makromolekulákká alakulnak. Ugyanezen pozitív töltés taszító hatása miatt a grafitrétegek közötti távolság megnő, ami csatornát és teret biztosít az interkalátor számára, hogy simán belépjen a grafitrétegbe. A habosítható grafit előállítási folyamatában az interkalációs szer főként sav. Az utóbbi években a kutatók főként kénsavat, salétromsavat, foszforsavat, perklórsavat, kevert savat és jégecetet használnak.
Az elektrokémiai módszer állandó áramerősségű, a betét vizes oldata elektrolitként, grafit és fém anyagok (rozsdamentes acél anyag, platinalemez, ólomlemez, titánlemez stb.) alkotnak egy kompozit anódot, a fém anyagok katódként vannak behelyezve az elektrolitba, zárt hurkot képezve; vagy a grafit szuszpendálódik az elektrolitban, az elektrolitban egyidejűleg behelyezve a negatív és pozitív lemezbe, a két elektróda révén energiát kap, anódos oxidációval. A grafit felülete karbokationná oxidálódik. Ugyanakkor az elektrosztatikus vonzás és a koncentrációkülönbség diffúziójának együttes hatására savas ionok vagy más poláris interkaláns ionok ágyazódnak be a grafitrétegek közé, így tágítható grafitot képezve.
A kémiai oxidációs módszerrel összehasonlítva az elektrokémiai módszerrel a teljes folyamat során oxidálószer használata nélkül előállítható expandálható grafit, a kezelési mennyiség nagy, a korrozív anyagok maradék mennyisége kicsi, az elektrolit a reakció után újrahasznosítható, a sav mennyisége csökken, a költségek megtakaríthatók, a környezetszennyezés csökken, a berendezés károsodása alacsony, és az élettartam meghosszabbodik. Az elmúlt években az elektrokémiai módszer fokozatosan a számos előnnyel járó, expandálható grafit előállításának előnyben részesített módszerévé vált számos vállalkozás számára.
A gázfázisú diffúziós módszer lényege, hogy expandálható grafitot állítanak elő az interkalátor és a gáz halmazállapotú grafit érintkezésével, majd interkalációs reakcióval. Általában a grafitot és a betétet a hőálló üvegreaktor mindkét végére helyezik, a vákuumot pedig pumpálják és lezárják, ezért kétkamrás módszernek is nevezik. Ezt a módszert gyakran használják halogenid-EG és alkálifém-EG szintézisére az iparban.
Előnyök: a reaktor szerkezete és sorrendje szabályozható, a reagensek és a termékek könnyen elválaszthatók.
Hátrányok: a reakcióberendezés bonyolultabb, a működtetés nehezebb, így a kimenet korlátozott, és a reakciót magas hőmérsékleti körülmények között kell végrehajtani, az idő hosszabb, és a reakciókörülmények nagyon magasak, az előkészítési környezetnek vákuumnak kell lennie, így a termelési költség viszonylag magas, nem alkalmas nagyméretű termelési alkalmazásokhoz.
A kevert folyadékfázisú módszer lényege, hogy a behelyezett anyagot közvetlenül grafittal keverik össze inert gáz vagy tömítőrendszer mobilitásának védelme alatt, a melegítési reakció során, így állítva elő a habosítható grafitot. Általában alkálifém-grafit rétegek közötti vegyületek (GIC) szintéziséhez használják.
Előnyök: A reakciófolyamat egyszerű, a reakciósebesség gyors, a grafit alapanyagok és betétek arányának változtatásával bizonyos szerkezetű és összetételű, expandálható grafit érhető el, amely alkalmasabb a tömegtermelésre.
Hátrányok: A képződött termék instabil, nehéz kezelni a GIC felületéhez tapadt szabadon beépülő anyagot, és nehéz biztosítani a grafit interlamelláris vegyületek konzisztenciáját nagyszámú szintézis esetén.
Az olvasztási módszer lényege, hogy a grafitot interkalációs anyaggal keverik, majd hővel expandálható grafitot hoznak létre. Az eutektikus komponensek csökkenthetik a rendszer olvadáspontját (az egyes komponensek olvadáspontja alá), ezért ez egy módszer háromkomponensű vagy többkomponensű üvegszálas kompozitok (GIC) előállítására, melyek során két vagy több anyagot (amelyeknek képesnek kell lenniük sóolvadékot képezni) egyidejűleg juttatnak be a grafitrétegek közé. Általában fémkloridok - GIC-k - előállítására használják.
Előnyök: A szintézis terméke jó stabilitással rendelkezik, könnyen mosható, egyszerű reakcióeszközzel rendelkezik, alacsony reakcióhőmérséklettel, rövid idővel rendelkezik, alkalmas nagyméretű termelésre.
Hátrányok: a reakciófolyamatban nehéz szabályozni a termék rendezett szerkezetét és összetételét, tömegszintézis során pedig nehéz biztosítani a termék rendezett szerkezetének és összetételének állandóságát.
A nyomás alatti módszer lényege, hogy grafitmátrixot alkáliföldfém- és ritkaföldfém-porral kevernek, majd nyomás alatt reagáltatva M-GICS-t állítanak elő.
Hátrányok: A behelyezési reakció csak akkor hajtható végre, ha a fém gőznyomása meghalad egy bizonyos küszöbértéket; A hőmérséklet azonban túl magas, könnyen fémet és grafitot képezhet, negatív reakció lép fel, ezért a reakcióhőmérsékletet egy bizonyos tartományban kell szabályozni. A ritkaföldfémek behelyezési hőmérséklete nagyon magas, ezért nyomást kell alkalmazni a reakcióhőmérséklet csökkentése érdekében. Ez a módszer alkalmas alacsony olvadáspontú fém-GICS előállítására, de a berendezés bonyolult és a működési követelmények szigorúak, ezért ma már ritkán használják.
A robbantásos módszer általában grafitot és expandálószert, például KClO4-et, Mg(ClO4)2·nH2O-t, Zn(NO3)2·nH2O-t vagy piropirogén keverékeket használ. Melegítéskor a grafit egyidejűleg oxidálódik és kambiumvegyületté alakul, amely ezután "robbanásszerű" módon expandál, így expandált grafitot kap. Amikor fémsót használnak expandálószerként, a termék összetettebb, nemcsak expandált grafitot, hanem fémet is tartalmaz.
