రసాయన ఆక్సీకరణ పద్ధతి అనేది విస్తరించదగిన గ్రాఫైట్‌ను తయారు చేయడానికి ఒక సాంప్రదాయ పద్ధతి. ఈ పద్ధతిలో, సహజ ఫ్లేక్ గ్రాఫైట్‌ను తగిన ఆక్సిడెంట్ మరియు ఇంటర్కలేటింగ్ ఏజెంట్‌తో కలిపి, ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత వద్ద నియంత్రించి, నిరంతరం కదిలించి, కడిగి, ఫిల్టర్ చేసి, ఎండబెట్టి విస్తరించదగిన గ్రాఫైట్‌ను పొందుతారు. రసాయన ఆక్సీకరణ పద్ధతి పరిశ్రమలో సాపేక్షంగా పరిణతి చెందిన పద్ధతిగా మారింది, దీనికి సరళమైన పరికరాలు, అనుకూలమైన ఆపరేషన్ మరియు తక్కువ ఖర్చు వంటి ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి.
రసాయన ఆక్సీకరణ ప్రక్రియ దశల్లో ఆక్సీకరణ మరియు ఇంటర్కలేషన్ ఉంటాయి. గ్రాఫైట్ యొక్క ఆక్సీకరణ అనేది విస్తరించదగిన గ్రాఫైట్ ఏర్పడటానికి ప్రాథమిక పరిస్థితి, ఎందుకంటే ఇంటర్కలేషన్ ప్రతిచర్య సజావుగా కొనసాగగలదా అనేది గ్రాఫైట్ పొరల మధ్య ఓపెనింగ్ స్థాయిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. మరియు గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద సహజ గ్రాఫైట్ అద్భుతమైన స్థిరత్వం మరియు ఆమ్లం మరియు క్షార నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది, కాబట్టి ఇది ఆమ్లం మరియు క్షారంతో చర్య తీసుకోదు, కాబట్టి, ఆక్సిడెంట్ జోడించడం రసాయన ఆక్సీకరణలో అవసరమైన కీలక అంశంగా మారింది.
అనేక రకాల ఆక్సిడెంట్లు ఉన్నాయి, సాధారణంగా ఉపయోగించే ఆక్సిడెంట్లు ఘన ఆక్సిడెంట్లు (పొటాషియం పర్మాంగనేట్, పొటాషియం డైక్రోమేట్, క్రోమియం ట్రైయాక్సైడ్, పొటాషియం క్లోరేట్ మొదలైనవి), కొన్ని ఆక్సీకరణ ద్రవ ఆక్సిడెంట్లు కూడా కావచ్చు (హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్, నైట్రిక్ ఆమ్లం మొదలైనవి). విస్తరించదగిన గ్రాఫైట్ తయారీలో పొటాషియం పర్మాంగనేట్ ప్రధాన ఆక్సిడెంట్ అని ఇటీవలి సంవత్సరాలలో కనుగొనబడింది.
ఆక్సిడైజర్ చర్యలో, గ్రాఫైట్ ఆక్సీకరణం చెందుతుంది మరియు గ్రాఫైట్ పొరలోని తటస్థ నెట్‌వర్క్ స్థూల అణువులు సానుకూల చార్జ్‌తో సమతల స్థూల అణువులుగా మారుతాయి. అదే సానుకూల చార్జ్ యొక్క వికర్షక ప్రభావం కారణంగా, గ్రాఫైట్ పొరల మధ్య దూరం పెరుగుతుంది, ఇది ఇంటర్కలేటర్ గ్రాఫైట్ పొరలోకి సజావుగా ప్రవేశించడానికి ఒక ఛానల్ మరియు స్థలాన్ని అందిస్తుంది. విస్తరించదగిన గ్రాఫైట్ తయారీ ప్రక్రియలో, ఇంటర్కలేటింగ్ ఏజెంట్ ప్రధానంగా ఆమ్లం. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, పరిశోధకులు ప్రధానంగా సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం, నైట్రిక్ ఆమ్లం, ఫాస్పోరిక్ ఆమ్లం, పెర్క్లోరిక్ ఆమ్లం, మిశ్రమ ఆమ్లం మరియు గ్లేసియల్ ఎసిటిక్ ఆమ్లాన్ని ఉపయోగిస్తున్నారు.
ఎలక్ట్రోకెమికల్ పద్ధతిలో స్థిరమైన విద్యుత్ ప్రవాహం ఉంటుంది, దీనిలో ఎలక్ట్రోలైట్, గ్రాఫైట్ మరియు లోహ పదార్థాలు (స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ మెటీరియల్, ప్లాటినం ప్లేట్, లెడ్ ప్లేట్, టైటానియం ప్లేట్ మొదలైనవి) ఇన్సర్ట్ యొక్క జల ద్రావణం ఒక మిశ్రమ యానోడ్‌ను ఏర్పరుస్తాయి, ఎలక్ట్రోలైట్‌లో కాథోడ్‌గా చొప్పించబడిన లోహ పదార్థాలు క్లోజ్డ్ లూప్‌ను ఏర్పరుస్తాయి; లేదా ఎలక్ట్రోలైట్‌లో సస్పెండ్ చేయబడిన గ్రాఫైట్‌ను ఎలక్ట్రోలైట్‌లో నెగటివ్ మరియు పాజిటివ్ ప్లేట్‌లోకి చొప్పించిన సమయంలో రెండు ఎలక్ట్రోడ్‌ల ద్వారా శక్తివంతం చేసే పద్ధతి, అనోడిక్ ఆక్సీకరణం చేస్తారు. గ్రాఫైట్ ఉపరితలం కార్బోకేషన్‌కు ఆక్సీకరణం చెందుతుంది. అదే సమయంలో, ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఆకర్షణ మరియు ఏకాగ్రత వ్యత్యాసం వ్యాప్తి యొక్క మిశ్రమ చర్యలో, ఆమ్ల అయాన్లు లేదా ఇతర ధ్రువ ఇంటర్‌కాలెంట్ అయాన్లు గ్రాఫైట్ పొరల మధ్య పొందుపరచబడి విస్తరించదగిన గ్రాఫైట్‌ను ఏర్పరుస్తాయి.
రసాయన ఆక్సీకరణ పద్ధతితో పోలిస్తే, ఆక్సిడెంట్ ఉపయోగించకుండా మొత్తం ప్రక్రియలో విస్తరించదగిన గ్రాఫైట్ తయారీకి ఎలక్ట్రోకెమికల్ పద్ధతి, చికిత్స మొత్తం పెద్దది, తినివేయు పదార్థాల అవశేష పరిమాణం తక్కువగా ఉంటుంది, ప్రతిచర్య తర్వాత ఎలక్ట్రోలైట్‌ను రీసైకిల్ చేయవచ్చు, ఆమ్ల పరిమాణం తగ్గుతుంది, ఖర్చు ఆదా అవుతుంది, పర్యావరణ కాలుష్యం తగ్గుతుంది, పరికరాలకు నష్టం తక్కువగా ఉంటుంది మరియు సేవా జీవితం పొడిగించబడుతుంది. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, అనేక ప్రయోజనాలతో అనేక సంస్థలు విస్తరించదగిన గ్రాఫైట్‌ను తయారు చేయడానికి ఎలక్ట్రోకెమికల్ పద్ధతి క్రమంగా ఇష్టపడే పద్ధతిగా మారింది.
గ్యాస్-ఫేజ్ డిఫ్యూజన్ పద్ధతి ఇంటర్‌కలేటర్‌ను వాయు రూపంలో గ్రాఫైట్‌తో సంప్రదించి ఇంటర్కలేటింగ్ రియాక్షన్ ద్వారా విస్తరించదగిన గ్రాఫైట్‌ను ఉత్పత్తి చేయడం. సాధారణంగా, గ్రాఫైట్ మరియు ఇన్సర్ట్‌ను వేడి-నిరోధక గాజు రియాక్టర్ యొక్క రెండు చివర్లలో ఉంచుతారు మరియు వాక్యూమ్ పంప్ చేయబడి సీలు చేయబడుతుంది, కాబట్టి దీనిని రెండు-ఛాంబర్ పద్ధతి అని కూడా పిలుస్తారు. ఈ పద్ధతిని తరచుగా పరిశ్రమలో హాలైడ్ -EG మరియు ఆల్కలీ మెటల్ -EG సంశ్లేషణ చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.
ప్రయోజనాలు: రియాక్టర్ యొక్క నిర్మాణం మరియు క్రమాన్ని నియంత్రించవచ్చు మరియు ప్రతిచర్యలు మరియు ఉత్పత్తులను సులభంగా వేరు చేయవచ్చు.
ప్రతికూలతలు: ప్రతిచర్య పరికరం మరింత క్లిష్టంగా ఉంటుంది, ఆపరేషన్ మరింత కష్టం, కాబట్టి అవుట్‌పుట్ పరిమితంగా ఉంటుంది మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రత పరిస్థితులలో నిర్వహించాల్సిన ప్రతిచర్యకు ఎక్కువ సమయం పడుతుంది మరియు ప్రతిచర్య పరిస్థితులు చాలా ఎక్కువగా ఉంటాయి, తయారీ వాతావరణం వాక్యూమ్‌గా ఉండాలి, కాబట్టి ఉత్పత్తి ఖర్చు సాపేక్షంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది, పెద్ద ఎత్తున ఉత్పత్తి అనువర్తనాలకు తగినది కాదు.
మిశ్రమ ద్రవ దశ పద్ధతి అంటే చొప్పించిన పదార్థాన్ని నేరుగా గ్రాఫైట్‌తో కలపడం, జడ వాయువు యొక్క చలనశీలత రక్షణలో లేదా విస్తరించదగిన గ్రాఫైట్‌ను తయారు చేయడానికి తాపన ప్రతిచర్య కోసం సీలింగ్ వ్యవస్థ. ఇది సాధారణంగా ఆల్కలీ మెటల్-గ్రాఫైట్ ఇంటర్‌లామినార్ సమ్మేళనాల (GICలు) సంశ్లేషణకు ఉపయోగించబడుతుంది.
ప్రయోజనాలు: ప్రతిచర్య ప్రక్రియ సులభం, ప్రతిచర్య వేగం వేగంగా ఉంటుంది, గ్రాఫైట్ ముడి పదార్థాలు మరియు ఇన్సర్ట్‌ల నిష్పత్తిని మార్చడం ద్వారా విస్తరించదగిన గ్రాఫైట్ యొక్క నిర్దిష్ట నిర్మాణం మరియు కూర్పును చేరుకోవచ్చు, ఇది భారీ ఉత్పత్తికి మరింత అనుకూలంగా ఉంటుంది.
ప్రతికూలతలు: ఏర్పడిన ఉత్పత్తి అస్థిరంగా ఉంటుంది, GICల ఉపరితలంపై జతచేయబడిన స్వేచ్ఛగా చొప్పించిన పదార్థాన్ని ఎదుర్కోవడం కష్టం, మరియు పెద్ద సంఖ్యలో సంశ్లేషణ జరిగినప్పుడు గ్రాఫైట్ ఇంటర్‌లామెల్లార్ సమ్మేళనాల స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడం కష్టం.
ద్రవీభవన పద్ధతి గ్రాఫైట్‌ను ఇంటర్కలేటింగ్ పదార్థంతో కలిపి వేడి చేసి విస్తరించదగిన గ్రాఫైట్‌ను తయారు చేయడం. యూటెక్టిక్ భాగాలు వ్యవస్థ యొక్క ద్రవీభవన స్థానాన్ని (ప్రతి భాగం యొక్క ద్రవీభవన స్థానం కంటే తక్కువ) తగ్గించగలవనే వాస్తవం ఆధారంగా, గ్రాఫైట్ పొరల మధ్య ఒకేసారి రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పదార్థాలను (కరిగిన ఉప్పు వ్యవస్థను ఏర్పరచగలగాలి) చొప్పించడం ద్వారా టెర్నరీ లేదా మల్టీకంపొనెంట్ GICలను తయారు చేయడానికి ఇది ఒక పద్ధతి. సాధారణంగా మెటల్ క్లోరైడ్‌ల తయారీలో ఉపయోగిస్తారు - GICలు.
ప్రయోజనాలు: సంశ్లేషణ ఉత్పత్తి మంచి స్థిరత్వం, కడగడం సులభం, సరళమైన ప్రతిచర్య పరికరం, తక్కువ ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రత, తక్కువ సమయం, పెద్ద ఎత్తున ఉత్పత్తికి అనుకూలం.
ప్రతికూలతలు: ప్రతిచర్య ప్రక్రియలో ఉత్పత్తి యొక్క ఆర్డర్ నిర్మాణం మరియు కూర్పును నియంత్రించడం కష్టం, మరియు ద్రవ్యరాశి సంశ్లేషణలో ఉత్పత్తి యొక్క ఆర్డర్ నిర్మాణం మరియు కూర్పు యొక్క స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడం కష్టం.
ప్రెషరైజ్డ్ పద్ధతి ఏమిటంటే గ్రాఫైట్ మ్యాట్రిక్స్‌ను ఆల్కలీన్ ఎర్త్ మెటల్ మరియు రేర్ ఎర్త్ మెటల్ పౌడర్‌తో కలిపి, ప్రెషరైజ్డ్ పరిస్థితుల్లో M-GICS ను ఉత్పత్తి చేయడానికి చర్య జరపడం.
ప్రతికూలతలు: లోహం యొక్క ఆవిరి పీడనం ఒక నిర్దిష్ట పరిమితిని మించిపోయినప్పుడు మాత్రమే చొప్పించే ప్రతిచర్యను నిర్వహించవచ్చు; అయితే, ఉష్ణోగ్రత చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది, లోహం మరియు గ్రాఫైట్ కార్బైడ్‌లను ఏర్పరచడానికి సులభం, ప్రతికూల ప్రతిచర్య, కాబట్టి ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రతను ఒక నిర్దిష్ట పరిధిలో నియంత్రించాలి. అరుదైన భూమి లోహాల చొప్పించే ఉష్ణోగ్రత చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రతను తగ్గించడానికి ఒత్తిడిని వర్తింపజేయాలి. ఈ పద్ధతి తక్కువ ద్రవీభవన స్థానంతో మెటల్-GICS తయారీకి అనుకూలంగా ఉంటుంది, కానీ పరికరం సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది మరియు ఆపరేషన్ అవసరాలు కఠినంగా ఉంటాయి, కాబట్టి ఇది ఇప్పుడు చాలా అరుదుగా ఉపయోగించబడుతుంది.
పేలుడు పద్ధతిలో సాధారణంగా గ్రాఫైట్ మరియు విస్తరణ ఏజెంట్‌లైన KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O పైరోపైరోలు లేదా తయారుచేసిన మిశ్రమాలను ఉపయోగిస్తారు, దీనిని వేడి చేసినప్పుడు, గ్రాఫైట్ ఏకకాలంలో ఆక్సీకరణ మరియు ఇంటర్కలేషన్ రియాక్షన్ కాంబియం సమ్మేళనం అవుతుంది, ఇది "పేలుడు" మార్గంలో విస్తరించబడుతుంది, తద్వారా విస్తరించిన గ్రాఫైట్ లభిస్తుంది. లోహ ఉప్పును విస్తరణ ఏజెంట్‌గా ఉపయోగించినప్పుడు, ఉత్పత్తి మరింత సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది, ఇది విస్తరించిన గ్రాఫైట్‌ను మాత్రమే కాకుండా, లోహాన్ని కూడా కలిగి ఉంటుంది.
