Kaedah pengoksidaan kimia adalah kaedah tradisional untuk menyediakan grafit yang diperkembangkan. Dalam kaedah ini, grafit flake semulajadi dicampur dengan ejen oksidan dan intercaling yang sesuai, dikawal pada suhu tertentu, sentiasa dikacau, dan dibasuh, ditapis dan dikeringkan untuk mendapatkan grafit yang boleh diperkembangkan. Kaedah pengoksidaan kimia telah menjadi kaedah yang agak matang dalam industri dengan kelebihan peralatan mudah, operasi mudah dan kos rendah.
Langkah -langkah proses pengoksidaan kimia termasuk pengoksidaan dan interkalasi. Pengoksidaan grafit adalah keadaan asas untuk pembentukan grafit yang diperkembangkan, kerana sama ada tindak balas interkalasi boleh diteruskan dengan lancar bergantung pada tahap pembukaan di antara lapisan grafit. pengoksidaan.
Terdapat banyak jenis oksidan, umumnya oksidan yang digunakan adalah oksidan pepejal (seperti kalium permanganat, kalium dikromat, kromium trioksida, kalium klorat, dan lain -lain), juga boleh menjadi pengoksidaan pengoksidaan cecair (seperti hidrogen peroksida, asid nitrik, dan sebagainya). Ia didapati pada tahun -tahun kebelakangan ini bahawa kalium permanganat adalah oksidan utama yang digunakan dalam menyediakan grafit yang diperkembangkan.
Di bawah tindakan pengoksida, grafit dioksidakan dan makromolekul rangkaian neutral dalam lapisan grafit menjadi makromolekul planar dengan caj positif. Oleh kerana kesan yang menjijikkan dari caj positif yang sama, jarak antara lapisan grafit meningkat, yang menyediakan saluran dan ruang untuk interkalator untuk memasukkan lapisan grafit dengan lancar. Dalam proses penyediaan grafit yang diperkembangkan, agen intercaling adalah terutamanya asid. Dalam tahun -tahun kebelakangan ini, penyelidik terutamanya menggunakan asid sulfurik, asid nitrik, asid fosforik, asid perchloric, asid campuran dan asid asetik glasial.
Kaedah elektrokimia berada dalam arus yang tetap, dengan larutan akueus sisipan sebagai bahan elektrolit, grafit dan logam (bahan keluli tahan karat, plat platinum, plat plumbum, plat titanium, dan lain -lain) membentuk anod komposit, bahan logam yang dimasukkan ke dalam elektrolit sebagai katod, membentuk gelung tertutup; Atau grafit yang digantung dalam elektrolit, dalam elektrolit pada masa yang sama dimasukkan ke dalam plat negatif dan positif, melalui kedua -dua elektrod adalah kaedah bertenaga, pengoksidaan anodik. Permukaan grafit dioksidakan kepada karbokasi. Pada masa yang sama, di bawah tindakan gabungan daya tarikan elektrostatik dan penyebaran perbezaan kepekatan, ion asid atau ion interkalan kutub yang lain tertanam di antara lapisan grafit untuk membentuk grafit yang boleh diperkembangkan.
Berbanding dengan kaedah pengoksidaan kimia, kaedah elektrokimia untuk penyediaan grafit yang boleh diteliti dalam keseluruhan proses tanpa menggunakan oksidan, jumlah rawatan adalah besar, jumlah sisa bahan -bahan yang menghakis adalah kecil, elektrolit boleh dikitar semula selepas reaksi, jumlah asid dikurangkan, kos yang dikurangkan. Kaedah elektrokimia secara beransur -ansur menjadi kaedah pilihan untuk menyediakan grafit yang diperkembangkan oleh banyak perusahaan dengan banyak kelebihan.
Kaedah penyebaran fasa gas adalah untuk menghasilkan grafit yang boleh diperkembangkan dengan menghubungi intercalator dengan grafit dalam bentuk gas dan reaksi interkalasi. Secara umum, grafit dan sisipan diletakkan di kedua-dua hujung reaktor kaca tahan haba, dan vakum yang dipam.
Kelebihan: Struktur dan susunan reaktor boleh dikawal, dan reaktan dan produk dapat dipisahkan dengan mudah.
Kekurangan: Peranti tindak balas lebih kompleks, operasi lebih sukar, jadi output adalah terhad, dan tindak balas yang akan dilakukan di bawah keadaan suhu tinggi, masa lebih lama, dan keadaan tindak balas sangat tinggi, persekitaran penyediaan mestilah vakum, jadi kos pengeluaran agak tinggi, tidak sesuai untuk aplikasi pengeluaran berskala besar.
Kaedah fasa cecair bercampur adalah untuk mencampurkan secara langsung bahan yang dimasukkan dengan grafit, di bawah perlindungan mobiliti gas lengai atau sistem pengedap untuk reaksi pemanasan untuk menyediakan grafit yang boleh diperkembangkan. Ia biasanya digunakan untuk sintesis sebatian intlaminar logam-grafik alkali (GICs).
Kelebihan: Proses tindak balas adalah mudah, kelajuan tindak balas cepat, dengan mengubah nisbah bahan mentah grafit dan sisipan dapat mencapai struktur dan komposisi tertentu grafit yang diperkembangkan, lebih sesuai untuk pengeluaran besar -besaran.
Kekurangan: Produk yang terbentuk tidak stabil, sukar untuk menangani bahan yang dimasukkan percuma yang dilampirkan ke permukaan GIC, dan sukar untuk memastikan konsistensi sebatian antara grafit apabila sejumlah besar sintesis.
Kaedah lebur adalah untuk mencampur grafit dengan bahan interkalasi dan haba untuk menyediakan grafit yang boleh diperkembangkan. Berdasarkan fakta bahawa komponen eutektik dapat menurunkan titik lebur sistem (di bawah titik lebur setiap komponen), ia adalah kaedah untuk penyediaan gics ternary atau lebih banyak. daripada Metal Chlorides - Gics.
Kelebihan: Produk sintesis mempunyai kestabilan yang baik, mudah dibasuh, peranti tindak balas mudah, suhu tindak balas yang rendah, masa yang singkat, sesuai untuk pengeluaran berskala besar.
Kelemahan: Sukar untuk mengawal struktur pesanan dan komposisi produk dalam proses tindak balas, dan sukar untuk memastikan konsistensi struktur pesanan dan komposisi produk dalam sintesis massa.
Kaedah bertekanan adalah untuk mencampurkan matriks grafit dengan logam bumi alkali dan serbuk logam nadir bumi dan bertindak balas untuk menghasilkan M-GICs di bawah keadaan bertekanan.
Kelemahan: Hanya apabila tekanan wap logam melebihi ambang tertentu, tindak balas penyisipan dapat dilakukan; Walau bagaimanapun, suhu terlalu tinggi, mudah menyebabkan logam dan grafit membentuk karbida, tindak balas negatif, jadi suhu tindak balas mesti dikawal selia dalam julat tertentu.
Kaedah letupan secara amnya menggunakan ejen grafit dan pengembangan seperti KClo4, Mg (Clo4) 2 · NH2O, Zn (NO3) 2 · NH2O pyropyros atau campuran yang disediakan, apabila ia dipanaskan, grafik yang diperluaskan, Produk ini lebih kompleks, yang bukan sahaja telah berkembang grafit, tetapi juga logam.
