Химиялык кычкылдануу ыкмасы - кеңейүүчү графит даярдоонун салттуу ыкмасы. Бул ыкмада табигый кабырчыктуу графит тиешелүү кычкылдандыруучу жана аралаштыруучу агент менен аралаштырылып, белгилүү бир температурада көзөмөлдөнүп, тынымсыз аралаштырылып, кеңейүүчү графит алуу үчүн жуулуп, чыпкаланып жана кургатылып турат. Химиялык кычкылдануу ыкмасы жөнөкөй жабдуулар, ыңгайлуу иштөө жана арзан баанын артыкчылыктары менен өнөр жайда салыштырмалуу жетилген ыкмага айланды.
Химиялык кычкылдануунун процесстик кадамдарына кычкылдануу жана интеркаляция кирет. Графиттин кычкылдануусу кеңейүүчү графиттин пайда болушунун негизги шарты болуп саналат, анткени интеркаляция реакциясынын жылмакай жүрүшү графит катмарларынын ортосундагы ачылыш даражасына жараша болот. Ал эми бөлмө температурасында табигый графит эң сонун туруктуулукка жана кислотага жана щелочко туруктуулукка ээ, ошондуктан ал кислота жана щелоч менен реакцияга кирбейт, ошондуктан кычкылдандыруучуну кошуу химиялык кычкылданууда зарыл болгон негизги компонент болуп калды.
Кычкылдандыруучу заттардын көптөгөн түрлөрү бар, көбүнчө катуу кычкылдандыруучу заттар (мисалы, калий перманганаты, калий дихроматы, хром триоксиди, калий хлораты ж.б.), ошондой эле кээ бир кычкылдандыруучу суюк кычкылдандыруучу заттар (мисалы, суутек перекиси, азот кислотасы ж.б.) болушу мүмкүн. Акыркы жылдары калий перманганаты кеңейүүчү графит даярдоодо колдонулган негизги кычкылдандыруучу зат экени аныкталды.
Кычкылдандыргычтын таасири астында графит кычкылданат жана графит катмарындагы нейтралдуу тармактык макромолекулалар оң заряддуу тегиз макромолекулаларга айланат. Ошол эле оң заряддын түртүүчү таасиринен улам, графит катмарларынын ортосундагы аралык көбөйөт, бул интеркалатордун графит катмарына жылмакай кириши үчүн канал жана мейкиндикти камсыз кылат. Кеңейтилүүчү графит даярдоо процессинде интеркаляциялоочу агент негизинен кислота болуп саналат. Акыркы жылдары изилдөөчүлөр негизинен күкүрт кислотасын, азот кислотасын, фосфор кислотасын, хлор кислотасын, аралаш кислотаны жана муз уксус кислотасын колдонушат.
Электрохимиялык ыкма туруктуу ток менен жүргүзүлөт, электролит катары кошулган суунун эритмеси, графит жана металл материалдары (дат баспас болоттон жасалган материал, платина плитасы, коргошун плитасы, титан плитасы ж.б.) курама анодду түзөт, металл материалдар электролитке катод катары киргизилип, жабык циклди түзөт; же болбосо, электролитке илинген графит, электролитке бир эле учурда терс жана оң плитага киргизилип, эки электрод аркылуу аноддук кычкылдануу энергиясы менен камсыздалат. Графиттин бети карбокацияга чейин кычкылданат. Ошол эле учурда, электростатикалык тартылуу жана концентрация айырмасынын диффузиясынын айкалышкан аракети астында кислота иондору же башка полярдык аралык иондор графит катмарларынын ортосуна кирип, кеңейүүчү графит пайда болот.
Химиялык кычкылдануу ыкмасы менен салыштырганда, кычкылдандыргычты колдонбостон бүтүндөй процессте кеңейүүчү графит даярдоо үчүн электрохимиялык ыкма колдонулат, иштетүү көлөмү көп, дат басуучу заттардын калдык көлөмү аз, реакциядан кийин электролит кайра иштетилиши мүмкүн, кислотанын көлөмү азаят, чыгымдар үнөмдөлөт, айлана-чөйрөнүн булганышы азаят, жабдууларга келтирилген зыян азаят жана кызмат мөөнөтү узартылат. Акыркы жылдары электрохимиялык ыкма көптөгөн ишканалар тарабынан кеңейүүчү графит даярдоонун артыкчылыктуу ыкмасына айланды, бул көптөгөн артыкчылыктарга ээ.
Газ фазасындагы диффузиялык ыкма интеркалаторду графит менен газ түрүндө байланыштырып, интеркаляциялык реакцияны жүргүзүү аркылуу кеңейүүчү графит алуу болуп саналат. Жалпысынан алганда, графит жана кыстарма ысыкка чыдамдуу айнек реакторунун эки учуна жайгаштырылат, ал эми вакуум сордурулуп, мөөр басылат, ошондуктан ал эки камералуу ыкма деп да аталат. Бул ыкма көбүнчө өнөр жайда галогенид-EG жана щелочтуу металл-EG синтездөө үчүн колдонулат.
Артыкчылыктары: реактордун түзүлүшүн жана тартибин башкарууга болот, ал эми реактивдерди жана продуктыларды оңой бөлүүгө болот.
Кемчиликтери: реакция түзмөгү татаалыраак, иштөө кыйыныраак, ошондуктан чыгаруу чектелүү жана реакция жогорку температура шарттарында жүргүзүлөт, убакыт узак жана реакция шарттары өтө жогору, даярдоо чөйрөсү вакуум болушу керек, ошондуктан өндүрүш наркы салыштырмалуу жогору, ири масштабдуу өндүрүш колдонмолору үчүн ылайыктуу эмес.
Аралаш суюк фаза ыкмасы - бул киргизилген материалды графит менен түздөн-түз аралаштыруу, инерттүү газдын же пломбалоо системасынын кыймылдуулугунун коргоосу астында ысытуу реакциясы үчүн кеңейтилүүчү графит даярдоо. Ал көбүнчө щелочтуу металл-графит ламинардык кошулмаларын (ГМК) синтездөө үчүн колдонулат.
Артыкчылыктары: Реакция процесси жөнөкөй, реакция ылдамдыгы тез, графит чийки затынын жана кошумчалардын катышын өзгөртүү менен белгилүү бир түзүлүшкө жана кеңейтилүүчү графиттин курамына жетишүүгө болот, бул массалык өндүрүшкө көбүрөөк ылайыктуу.
Кемчиликтери: Пайда болгон продукт туруксуз, ГИКтердин бетине жабышкан эркин киргизилген зат менен иштөө кыйын, жана көп санда синтезделгенде графит ламеллярдык кошулмаларынын консистенциясын камсыз кылуу кыйын.
Эритүү ыкмасы - графитти аралык материал менен аралаштырып, ысытуу менен кеңейүүчү графит даярдоо. Эвтектикалык компоненттер системанын эрүү температурасын (ар бир компоненттин эрүү температурасынан төмөн) төмөндөтө аларына негизделген, бул графит катмарларынын ортосуна бир эле учурда эки же андан көп заттарды (эриген туз системасын түзө алышы керек) киргизүү менен үчтүк же көп компоненттүү ГИКтерди даярдоо ыкмасы. Негизинен металл хлориддерин - ГИКтерди даярдоодо колдонулат.
Артыкчылыктары: Синтез продуктусу жакшы туруктуулукка, жууганга оңой, реакция түзмөгү жөнөкөй, реакция температурасы төмөн, кыска убакытка, ири масштабдуу өндүрүшкө ылайыктуу.
Кемчиликтери: реакция процессинде продуктунун тартип түзүлүшүн жана курамын көзөмөлдөө кыйын, ал эми массалык синтезде продуктунун тартип түзүлүшүнүн жана курамынын ырааттуулугун камсыз кылуу кыйын.
Басым астында колдонулган ыкма - графит матрицасын щелочтуу жер металлы жана сейрек кездешүүчү жер металлынын порошогу менен аралаштырып, басым астында M-GICS алуу үчүн реакцияга кирүү.
Кемчиликтери: Металлдын буу басымы белгилүү бир босогодон ашканда гана киргизүү реакциясын жүргүзүүгө болот; Бирок, температура өтө жогору болгондуктан, металл менен графиттин карбиддерди пайда кылышы оңой, терс реакция болот, ошондуктан реакция температурасы белгилүү бир диапазондо жөнгө салынышы керек. Сейрек кездешүүчү металлдардын киргизүү температурасы өтө жогору, ошондуктан реакция температурасын төмөндөтүү үчүн басым жасалышы керек. Бул ыкма эрүү температурасы төмөн металл-ГИКС даярдоо үчүн ылайыктуу, бирок түзүлүш татаал жана иштөө талаптары катуу, ошондуктан ал азыр сейрек колдонулат.
Жардыруучу ыкмада көбүнчө графит жана KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O сыяктуу кеңейүүчү агенттер же аралашмалар колдонулат. Ал ысытылганда, графит бир эле учурда камбий кошулмасынын кычкылдануу жана интеркаляция реакциясына кирет, андан кийин ал "жарылуучу" жол менен кеңейип, кеңейген графит пайда болот. Металл тузу кеңейүүчү агент катары колдонулганда, продукт татаалыраак болуп, кеңейген графит гана эмес, металл да болот.
