रासायनिक ऑक्सिडेशन पद्धत ही विस्तारनीय ग्रेफाइट तयार करण्याची एक पारंपारिक पद्धत आहे. या पद्धतीमध्ये, नैसर्गिक फ्लेक ग्रेफाइट योग्य ऑक्सिडंट आणि इंटरकॅलेटिंग एजंटमध्ये मिसळले जाते, एका विशिष्ट तापमानावर नियंत्रित केले जाते, सतत ढवळले जाते आणि धुऊन, फिल्टर करून वाळवले जाते जेणेकरून विस्तारनीय ग्रेफाइट मिळते. रासायनिक ऑक्सिडेशन पद्धत ही उद्योगात तुलनेने परिपक्व पद्धत बनली आहे ज्यामध्ये साधी उपकरणे, सोयीस्कर ऑपरेशन आणि कमी खर्चाचे फायदे आहेत.
रासायनिक ऑक्सिडेशनच्या प्रक्रियेच्या टप्प्यांमध्ये ऑक्सिडेशन आणि इंटरकॅलेशन यांचा समावेश होतो. ग्रेफाइटचे ऑक्सिडेशन ही विस्तारण्यायोग्य ग्रेफाइटच्या निर्मितीसाठी मूलभूत अट आहे, कारण इंटरकॅलेशन प्रतिक्रिया सुरळीतपणे पुढे जाऊ शकते की नाही हे ग्रेफाइट थरांमधील उघडण्याच्या डिग्रीवर अवलंबून असते. आणि खोलीच्या तपमानावर नैसर्गिक ग्रेफाइटमध्ये उत्कृष्ट स्थिरता आणि आम्ल आणि अल्कली प्रतिरोधकता असते, म्हणून ते आम्ल आणि अल्कलीशी प्रतिक्रिया देत नाही, म्हणून, रासायनिक ऑक्सिडेशनमध्ये ऑक्सिडंटची भर घालणे एक आवश्यक प्रमुख घटक बनले आहे.
ऑक्सिडंट्सचे अनेक प्रकार आहेत, सामान्यतः वापरले जाणारे ऑक्सिडंट्स हे घन ऑक्सिडंट्स असतात (जसे की पोटॅशियम परमॅंगनेट, पोटॅशियम डायक्रोमेट, क्रोमियम ट्रायऑक्साइड, पोटॅशियम क्लोरेट इ.), काही ऑक्सिडायझिंग लिक्विड ऑक्सिडंट्स देखील असू शकतात (जसे की हायड्रोजन पेरॉक्साइड, नायट्रिक आम्ल इ.). अलिकडच्या काळात असे आढळून आले आहे की पोटॅशियम परमॅंगनेट हे विस्तारनीय ग्रेफाइट तयार करण्यासाठी वापरले जाणारे मुख्य ऑक्सिडंट आहे.
ऑक्सिडायझरच्या कृती अंतर्गत, ग्रेफाइटचे ऑक्सिडीकरण होते आणि ग्रेफाइट थरातील तटस्थ नेटवर्क मॅक्रोमोलेक्यूल्स सकारात्मक चार्ज असलेले प्लॅनर मॅक्रोमोलेक्यूल्स बनतात. त्याच सकारात्मक चार्जच्या प्रतिकर्षण प्रभावामुळे, ग्रेफाइट थरांमधील अंतर वाढते, ज्यामुळे इंटरकॅलेटरला ग्रेफाइट थरात सहजतेने प्रवेश करण्यासाठी एक चॅनेल आणि जागा मिळते. विस्तारित ग्रेफाइटच्या तयारी प्रक्रियेत, इंटरकॅलेटिंग एजंट प्रामुख्याने आम्ल असतो. अलिकडच्या वर्षांत, संशोधक प्रामुख्याने सल्फ्यूरिक आम्ल, नायट्रिक आम्ल, फॉस्फोरिक आम्ल, पर्क्लोरिक आम्ल, मिश्र आम्ल आणि हिमनदीयुक्त आम्ल वापरतात.
इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धत स्थिर प्रवाहात असते, ज्यामध्ये इलेक्ट्रोलाइट म्हणून इन्सर्टचे जलीय द्रावण, ग्रेफाइट आणि धातूचे पदार्थ (स्टेनलेस स्टील मटेरियल, प्लॅटिनम प्लेट, लीड प्लेट, टायटॅनियम प्लेट इ.) एक संमिश्र एनोड बनवतात, इलेक्ट्रोलाइटमध्ये कॅथोड म्हणून धातूचे पदार्थ घातले जातात, ज्यामुळे एक बंद लूप तयार होतो; किंवा इलेक्ट्रोलाइटमध्ये निलंबित ग्रेफाइट, इलेक्ट्रोलाइटमध्ये एकाच वेळी नकारात्मक आणि सकारात्मक प्लेटमध्ये घातले जातात, दोन इलेक्ट्रोडद्वारे ऊर्जावान पद्धतीने, एनोडिक ऑक्सिडेशन केले जाते. ग्रेफाइटच्या पृष्ठभागावर कार्बोकेशनमध्ये ऑक्सिडीकरण केले जाते. त्याच वेळी, इलेक्ट्रोस्टॅटिक आकर्षण आणि एकाग्रता फरक प्रसाराच्या एकत्रित क्रियेखाली, आम्ल आयन किंवा इतर ध्रुवीय इंटरकॅलंट आयन ग्रेफाइट थरांमध्ये एम्बेड केले जातात जेणेकरून विस्तारनीय ग्रेफाइट तयार होईल.
रासायनिक ऑक्सिडेशन पद्धतीच्या तुलनेत, ऑक्सिडंटचा वापर न करता संपूर्ण प्रक्रियेत विस्तारण्यायोग्य ग्रेफाइट तयार करण्यासाठी इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धत, उपचारांचे प्रमाण मोठे आहे, संक्षारक पदार्थांचे अवशिष्ट प्रमाण कमी आहे, अभिक्रियेनंतर इलेक्ट्रोलाइटचे पुनर्वापर करता येते, आम्लाचे प्रमाण कमी होते, खर्च वाचतो, पर्यावरणीय प्रदूषण कमी होते, उपकरणांचे नुकसान कमी होते आणि सेवा आयुष्य वाढते. अलिकडच्या वर्षांत, अनेक उद्योगांद्वारे विस्तारण्यायोग्य ग्रेफाइट तयार करण्यासाठी इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धत हळूहळू पसंतीची पद्धत बनली आहे ज्यामध्ये अनेक फायदे आहेत.
गॅस-फेज डिफ्यूजन पद्धत म्हणजे इंटरकॅलेटरला वायू स्वरूपात ग्रेफाइटशी संपर्क साधून आणि इंटरकॅलेटिंग रिअॅक्शनद्वारे विस्तारित ग्रेफाइट तयार करणे. साधारणपणे, ग्रेफाइट आणि इन्सर्ट उष्णता-प्रतिरोधक काचेच्या अणुभट्टीच्या दोन्ही टोकांवर ठेवले जातात आणि व्हॅक्यूम पंप केला जातो आणि सील केला जातो, म्हणून याला दोन-चेंबर पद्धत असेही म्हणतात. ही पद्धत उद्योगात हॅलाइड -EG आणि अल्कली धातू -EG संश्लेषित करण्यासाठी वापरली जाते.
फायदे: अणुभट्टीची रचना आणि क्रम नियंत्रित करता येतो आणि अभिक्रियाक आणि उत्पादने सहजपणे वेगळी करता येतात.
तोटे: प्रतिक्रिया उपकरण अधिक गुंतागुंतीचे आहे, ऑपरेशन अधिक कठीण आहे, त्यामुळे उत्पादन मर्यादित आहे, आणि उच्च तापमानाच्या परिस्थितीत करावयाच्या प्रतिक्रिया, वेळ जास्त आहे आणि प्रतिक्रिया परिस्थिती खूप जास्त आहे, तयारीचे वातावरण व्हॅक्यूम असले पाहिजे, त्यामुळे उत्पादन खर्च तुलनेने जास्त आहे, मोठ्या प्रमाणात उत्पादन अनुप्रयोगांसाठी योग्य नाही.
मिश्रित द्रव टप्प्यातील पद्धत म्हणजे विस्तारित ग्रेफाइट तयार करण्यासाठी निष्क्रिय वायू किंवा हीटिंग रिअॅक्शनसाठी सीलिंग सिस्टमच्या गतिशीलतेच्या संरक्षणाखाली घातलेल्या पदार्थाचे थेट ग्रेफाइटमध्ये मिश्रण करणे. हे सामान्यतः अल्कली धातू-ग्रेफाइट इंटरलॅमिनर संयुगे (GICs) च्या संश्लेषणासाठी वापरले जाते.
फायदे: प्रतिक्रिया प्रक्रिया सोपी आहे, प्रतिक्रिया गती जलद आहे, ग्रेफाइट कच्च्या मालाचे गुणोत्तर बदलून आणि इन्सर्ट मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी अधिक योग्य असलेल्या विस्तारित ग्रेफाइटची विशिष्ट रचना आणि रचना गाठू शकतात.
तोटे: तयार झालेले उत्पादन अस्थिर असते, GICs च्या पृष्ठभागावर जोडलेल्या मुक्तपणे घातलेल्या पदार्थाशी व्यवहार करणे कठीण असते आणि मोठ्या प्रमाणात संश्लेषण करताना ग्रेफाइट इंटरलेमेलर संयुगांची सुसंगतता सुनिश्चित करणे कठीण असते.
वितळण्याची पद्धत म्हणजे ग्रेफाइटला इंटरकॅलेटिंग मटेरियल आणि उष्णतामध्ये मिसळून विस्तारित ग्रेफाइट तयार करणे. युटेक्टिक घटक प्रणालीचा वितळण्याचा बिंदू (प्रत्येक घटकाच्या वितळण्याच्या बिंदूच्या खाली) कमी करू शकतात या वस्तुस्थितीवर आधारित, ही ग्रेफाइट थरांमध्ये एकाच वेळी दोन किंवा अधिक पदार्थ (जे वितळलेले मीठ प्रणाली तयार करण्यास सक्षम असले पाहिजेत) घालून त्रिकूट किंवा बहुघटक GIC तयार करण्याची एक पद्धत आहे. धातू क्लोराइड तयार करण्यासाठी सामान्यतः वापरले जाते - GICs.
फायदे: संश्लेषण उत्पादनात चांगली स्थिरता, धुण्यास सोपे, साधे प्रतिक्रिया उपकरण, कमी प्रतिक्रिया तापमान, कमी वेळ, मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी योग्य आहे.
तोटे: प्रतिक्रिया प्रक्रियेत उत्पादनाची क्रम रचना आणि रचना नियंत्रित करणे कठीण आहे आणि वस्तुमान संश्लेषणात उत्पादनाची क्रम रचना आणि रचना यांची सुसंगतता सुनिश्चित करणे कठीण आहे.
प्रेशराइज्ड पद्धत म्हणजे ग्रेफाइट मॅट्रिक्सला अल्कलाइन अर्थ मेटल आणि रेअर अर्थ मेटल पावडरमध्ये मिसळणे आणि प्रेशराइज्ड परिस्थितीत एम-जीआयसीएस तयार करण्यासाठी प्रतिक्रिया देणे.
तोटे: जेव्हा धातूचा बाष्प दाब एका विशिष्ट मर्यादेपेक्षा जास्त असतो तेव्हाच अंतर्ग्रहण प्रतिक्रिया करता येते; तथापि, तापमान खूप जास्त असते, धातू आणि ग्रेफाइट कार्बाइड तयार करण्यास सोपे असते, नकारात्मक प्रतिक्रिया असते, म्हणून प्रतिक्रिया तापमान एका विशिष्ट श्रेणीत नियंत्रित केले पाहिजे. दुर्मिळ पृथ्वी धातूंचे अंतर्ग्रहण तापमान खूप जास्त असते, म्हणून प्रतिक्रिया तापमान कमी करण्यासाठी दबाव लागू करणे आवश्यक आहे. ही पद्धत कमी वितळण्याच्या बिंदूसह धातू-GICS तयार करण्यासाठी योग्य आहे, परंतु उपकरण क्लिष्ट आहे आणि ऑपरेशन आवश्यकता कठोर आहेत, म्हणून आता ती क्वचितच वापरली जाते.
स्फोटक पद्धतीमध्ये सामान्यतः KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O पायरोपायरोस किंवा तयार केलेले मिश्रण ग्रेफाइट आणि विस्तारक एजंट वापरतात. जेव्हा ते गरम केले जाते तेव्हा ग्रेफाइट एकाच वेळी कॅम्बियम कंपाऊंडचे ऑक्सिडेशन आणि इंटरकॅलेशन प्रतिक्रिया देईल, जे नंतर "स्फोटक" पद्धतीने विस्तारित केले जाते, अशा प्रकारे विस्तारित ग्रेफाइट मिळते. जेव्हा धातूचे मीठ विस्तारक एजंट म्हणून वापरले जाते, तेव्हा उत्पादन अधिक जटिल असते, ज्यामध्ये केवळ विस्तारित ग्रेफाइटच नाही तर धातू देखील असते.
