రసాయన ఆక్సీకరణ పద్ధతి అనేది వ్యాకోచించే గ్రాఫైట్ను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించే ఒక సాంప్రదాయ పద్ధతి. ఈ పద్ధతిలో, సహజమైన రేకుల గ్రాఫైట్ను తగిన ఆక్సీకరణ కారకం మరియు ఇంటర్కలేటింగ్ ఏజెంట్తో కలిపి, ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత వద్ద నియంత్రిస్తూ, నిరంతరం కలుపుతూ, కడిగి, వడపోసి, ఎండబెట్టడం ద్వారా వ్యాకోచించే గ్రాఫైట్ను పొందుతారు. సరళమైన పరికరాలు, సౌకర్యవంతమైన నిర్వహణ మరియు తక్కువ ఖర్చు వంటి ప్రయోజనాలతో, రసాయన ఆక్సీకరణ పద్ధతి పరిశ్రమలో సాపేక్షంగా పరిణతి చెందిన పద్ధతిగా మారింది.
రసాయన ఆక్సీకరణ ప్రక్రియ దశలలో ఆక్సీకరణ మరియు అంతర్వేశనం ఉంటాయి. వ్యాకోచించే గ్రాఫైట్ ఏర్పడటానికి గ్రాఫైట్ యొక్క ఆక్సీకరణ ప్రాథమిక పరిస్థితి, ఎందుకంటే అంతర్వేశన చర్య సజావుగా సాగుతుందా లేదా అనేది గ్రాఫైట్ పొరల మధ్య ఉండే ఖాళీ స్థాయిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. మరియు గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద సహజ గ్రాఫైట్కు అద్భుతమైన స్థిరత్వం మరియు ఆమ్ల, క్షార నిరోధకత ఉంటాయి, కాబట్టి ఇది ఆమ్లాలు మరియు క్షారాలతో చర్య జరపదు, అందువల్ల, రసాయన ఆక్సీకరణలో ఆక్సీకరణ కారకాన్ని కలపడం ఒక అవసరమైన కీలక అంశంగా మారింది.
అనేక రకాల ఆక్సీకరణ కారకాలు ఉన్నాయి, సాధారణంగా ఉపయోగించే ఆక్సీకరణ కారకాలు ఘన ఆక్సీకరణ కారకాలు (ఉదాహరణకు పొటాషియం పర్మాంగనేట్, పొటాషియం డైక్రోమేట్, క్రోమియం ట్రైఆక్సైడ్, పొటాషియం క్లోరేట్ మొదలైనవి), అలాగే కొన్ని ఆక్సీకరణ ద్రవ ఆక్సీకరణ కారకాలు (ఉదాహరణకు హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్, నైట్రిక్ ఆమ్లం మొదలైనవి) కూడా ఉంటాయి. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, వ్యాకోచించే గ్రాఫైట్ను తయారు చేయడంలో పొటాషియం పర్మాంగనేట్ ప్రధాన ఆక్సీకరణ కారకంగా ఉపయోగించబడుతుందని కనుగొనబడింది.
ఆక్సీకరణ కారకం చర్య వలన, గ్రాఫైట్ ఆక్సీకరణకు గురవుతుంది మరియు గ్రాఫైట్ పొరలోని తటస్థ నెట్వర్క్ మాక్రోమాలిక్యూల్స్ ధనాత్మక ఆవేశం గల సమతల మాక్రోమాలిక్యూల్స్గా మారతాయి. ఒకే రకమైన ధనాత్మక ఆవేశం యొక్క వికర్షణ ప్రభావం కారణంగా, గ్రాఫైట్ పొరల మధ్య దూరం పెరుగుతుంది, ఇది ఇంటర్కలేటర్ గ్రాఫైట్ పొరలోకి సులభంగా ప్రవేశించడానికి ఒక మార్గాన్ని మరియు స్థలాన్ని అందిస్తుంది. వ్యాకోచించే గ్రాఫైట్ తయారీ ప్రక్రియలో, ఇంటర్కలేటింగ్ ఏజెంట్ ప్రధానంగా ఆమ్లం. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, పరిశోధకులు ప్రధానంగా సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం, నైట్రిక్ ఆమ్లం, ఫాస్ఫారిక్ ఆమ్లం, పెర్క్లోరిక్ ఆమ్లం, మిశ్రమ ఆమ్లం మరియు గ్లేసియల్ ఎసిటిక్ ఆమ్లాన్ని ఉపయోగిస్తున్నారు.
విద్యుత్ రసాయన పద్ధతిలో, స్థిరమైన విద్యుత్ ప్రవాహంలో, ఇన్సర్ట్ యొక్క జల ద్రావణాన్ని ఎలక్ట్రోలైట్గా ఉపయోగించి, గ్రాఫైట్ మరియు లోహ పదార్థాలు (స్టెయిన్లెస్ స్టీల్ పదార్థం, ప్లాటినం ప్లేట్, లెడ్ ప్లేట్, టైటానియం ప్లేట్ మొదలైనవి) ఒక మిశ్రమ ఆనోడ్గా ఏర్పడతాయి, ఎలక్ట్రోలైట్లో చొప్పించిన లోహ పదార్థాలు కాథోడ్గా పనిచేసి, ఒక మూసి ఉన్న లూప్ను ఏర్పరుస్తాయి; లేదా ఎలక్ట్రోలైట్లో సస్పెండ్ చేయబడిన గ్రాఫైట్ను, అదే సమయంలో ఎలక్ట్రోలైట్లోని నెగటివ్ మరియు పాజిటివ్ ప్లేట్లలో చొప్పించి, రెండు ఎలక్ట్రోడ్లకు శక్తినిచ్చే పద్ధతి ద్వారా ఆనోడిక్ ఆక్సీకరణం చేస్తారు. దీనివల్ల గ్రాఫైట్ ఉపరితలం కార్బోకేటయాన్గా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది. అదే సమయంలో, స్థిర విద్యుత్ ఆకర్షణ మరియు గాఢత వ్యాపనం యొక్క సంయుక్త చర్య కింద, ఆమ్ల అయాన్లు లేదా ఇతర ధ్రువ ఇంటర్కాలెంట్ అయాన్లు గ్రాఫైట్ పొరల మధ్య చొప్పించబడి వ్యాకోచించగల గ్రాఫైట్ను ఏర్పరుస్తాయి.
రసాయన ఆక్సీకరణ పద్ధతితో పోలిస్తే, ఆక్సీకరణ కారకాన్ని ఉపయోగించకుండా మొత్తం ప్రక్రియలో వ్యాకోచించే గ్రాఫైట్ను తయారుచేసే విద్యుత్ రసాయన పద్ధతిలో, శుద్ధి చేసే పరిమాణం ఎక్కువగా ఉంటుంది, క్షయకారక పదార్థాల అవశేష పరిమాణం తక్కువగా ఉంటుంది, చర్య తర్వాత ఎలక్ట్రోలైట్ను పునర్వినియోగించుకోవచ్చు, ఆమ్లం పరిమాణం తగ్గుతుంది, ఖర్చు ఆదా అవుతుంది, పర్యావరణ కాలుష్యం తగ్గుతుంది, పరికరాలకు నష్టం తక్కువగా ఉంటుంది మరియు సేవా జీవితం పెరుగుతుంది. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, అనేక ప్రయోజనాల కారణంగా, విద్యుత్ రసాయన పద్ధతి క్రమంగా అనేక సంస్థలచే వ్యాకోచించే గ్రాఫైట్ను తయారు చేయడానికి ప్రాధాన్యత గల పద్ధతిగా మారింది.
వాయురూపంలో ఉన్న గ్రాఫైట్ను ఇంటర్కలేటర్తో సంపర్కంలోకి తీసుకువచ్చి, ఇంటర్కలేటింగ్ చర్య ద్వారా వ్యాకోచించే గ్రాఫైట్ను ఉత్పత్తి చేయడమే వాయు దశ వ్యాపన పద్ధతి. సాధారణంగా, గ్రాఫైట్ మరియు ఇన్సర్ట్ను ఉష్ణ-నిరోధక గాజు రియాక్టర్ యొక్క రెండు చివర్లలో ఉంచి, వాక్యూమ్ను పంప్ చేసి సీల్ చేస్తారు, అందుకే దీనిని రెండు-గదుల పద్ధతి అని కూడా అంటారు. పరిశ్రమలో హాలైడ్ -EG మరియు క్షార లోహ -EG లను సంశ్లేషణ చేయడానికి ఈ పద్ధతిని తరచుగా ఉపయోగిస్తారు.
ప్రయోజనాలు: రియాక్టర్ యొక్క నిర్మాణం మరియు క్రమాన్ని నియంత్రించవచ్చు, మరియు క్రియాజనకాలను, ఉత్పత్తులను సులభంగా వేరు చేయవచ్చు.
ప్రతికూలతలు: చర్య పరికరం మరింత సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది, నిర్వహణ మరింత కష్టంగా ఉంటుంది, కాబట్టి ఉత్పత్తి పరిమితంగా ఉంటుంది, మరియు చర్యను అధిక ఉష్ణోగ్రత పరిస్థితులలో నిర్వహించాల్సి ఉంటుంది, సమయం ఎక్కువ పడుతుంది, మరియు చర్య పరిస్థితులు చాలా ఎక్కువగా ఉంటాయి, తయారీ వాతావరణం తప్పనిసరిగా వాక్యూమ్గా ఉండాలి, కాబట్టి ఉత్పత్తి వ్యయం సాపేక్షంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది, భారీ-స్థాయి ఉత్పత్తి అనువర్తనాలకు ఇది తగినది కాదు.
మిశ్రమ ద్రవ దశ పద్ధతిలో, చొప్పించిన పదార్థాన్ని గ్రాఫైట్తో నేరుగా కలిపి, జడ వాయువు యొక్క చలనశీలత రక్షణలో లేదా తాపన చర్య కొరకు సీలింగ్ వ్యవస్థ కింద వ్యాకోచించే గ్రాఫైట్ను తయారు చేస్తారు. దీనిని సాధారణంగా క్షార లోహ-గ్రాఫైట్ అంతరపొర సమ్మేళనాల (GICs) సంశ్లేషణకు ఉపయోగిస్తారు.
ప్రయోజనాలు: చర్య ప్రక్రియ సరళమైనది, చర్య వేగం వేగవంతమైనది, గ్రాఫైట్ ముడి పదార్థాలు మరియు ఇన్సర్ట్ల నిష్పత్తిని మార్చడం ద్వారా విస్తరించగల గ్రాఫైట్ యొక్క నిర్దిష్ట నిర్మాణం మరియు కూర్పును సాధించవచ్చు, ఇది భారీ ఉత్పత్తికి మరింత అనుకూలంగా ఉంటుంది.
ప్రతికూలతలు: ఏర్పడిన ఉత్పత్తి అస్థిరంగా ఉంటుంది, GICల ఉపరితలానికి అంటుకున్న స్వేచ్ఛా చొప్పించబడిన పదార్థంతో వ్యవహరించడం కష్టం, మరియు పెద్ద సంఖ్యలో సంశ్లేషణ చేసేటప్పుడు గ్రాఫైట్ అంతరపొర సమ్మేళనాల స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడం కష్టం.
ద్రవీభవన పద్ధతిలో, గ్రాఫైట్ను ఇంటర్కలేటింగ్ పదార్థంతో కలిపి వేడిచేసి వ్యాకోచించే గ్రాఫైట్ను తయారుచేస్తారు. యూటెక్టిక్ భాగాలు వ్యవస్థ యొక్క ద్రవీభవన స్థానాన్ని (ప్రతి భాగం యొక్క ద్రవీభవన స్థానం కంటే తక్కువకు) తగ్గించగలవు అనే వాస్తవం ఆధారంగా, గ్రాఫైట్ పొరల మధ్య ఏకకాలంలో రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పదార్థాలను (ఇవి ద్రవ లవణ వ్యవస్థను ఏర్పరచగలగాలి) చొప్పించడం ద్వారా త్రికోణ లేదా బహుళ-భాగాల GICలను తయారుచేసే పద్ధతి ఇది. సాధారణంగా లోహ క్లోరైడ్లు - GICల తయారీలో దీనిని ఉపయోగిస్తారు.
ప్రయోజనాలు: సంశ్లేషణ ఉత్పత్తి మంచి స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది, కడగడం సులభం, చర్య పరికరం సరళంగా ఉంటుంది, చర్య ఉష్ణోగ్రత తక్కువగా ఉంటుంది, సమయం తక్కువ పడుతుంది, భారీస్థాయి ఉత్పత్తికి అనుకూలంగా ఉంటుంది.
ప్రతికూలతలు: చర్య ప్రక్రియలో ఉత్పత్తి యొక్క క్రమ నిర్మాణం మరియు కూర్పును నియంత్రించడం కష్టం, మరియు భారీ సంశ్లేషణలో ఉత్పత్తి యొక్క క్రమ నిర్మాణం మరియు కూర్పు యొక్క స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడం కష్టం.
పీడన పద్ధతి అంటే గ్రాఫైట్ మాతృకను క్షార మృత్తిక లోహం మరియు అరుదైన మృత్తిక లోహం పొడితో కలిపి, పీడన పరిస్థితులలో చర్య జరిపి M-GICS ను ఉత్పత్తి చేయడం.
ప్రతికూలతలు: లోహం యొక్క బాష్ప పీడనం ఒక నిర్దిష్ట పరిమితిని మించినప్పుడు మాత్రమే చొప్పించే చర్యను నిర్వహించవచ్చు; అయితే, ఉష్ణోగ్రత చాలా ఎక్కువగా ఉంటే, లోహం మరియు గ్రాఫైట్ కార్బైడ్లుగా ఏర్పడటం సులభం, ఇది ప్రతికూల చర్యకు దారితీస్తుంది, కాబట్టి చర్య ఉష్ణోగ్రతను ఒక నిర్దిష్ట పరిధిలో నియంత్రించాలి. అరుదైన భూలోహాల చొప్పించే ఉష్ణోగ్రత చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి చర్య ఉష్ణోగ్రతను తగ్గించడానికి పీడనాన్ని ప్రయోగించాలి. ఈ పద్ధతి తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం గల మెటల్-GICS తయారీకి అనువైనది, కానీ పరికరం సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది మరియు నిర్వహణ అవసరాలు కఠినంగా ఉంటాయి, కాబట్టి దీనిని ఇప్పుడు అరుదుగా ఉపయోగిస్తున్నారు.
విస్ఫోటన పద్ధతిలో సాధారణంగా గ్రాఫైట్ మరియు KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O పైరోపైరోస్ వంటి వ్యాకోచ కారకాలను లేదా తయారుచేసిన మిశ్రమాలను ఉపయోగిస్తారు. దీనిని వేడి చేసినప్పుడు, గ్రాఫైట్ ఏకకాలంలో ఆక్సీకరణ మరియు కాంబియం సమ్మేళనంతో అంతర్వేశన చర్యకు గురవుతుంది, ఇది తరువాత "విస్ఫోటనం" వంటి పద్ధతిలో వ్యాకోచించి, తద్వారా విస్తరించిన గ్రాఫైట్ను పొందుతుంది. వ్యాకోచ కారకంగా లోహ లవణాన్ని ఉపయోగించినప్పుడు, ఉత్పత్తి మరింత సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది, దీనిలో విస్తరించిన గ్రాఫైట్తో పాటు లోహం కూడా ఉంటుంది.
