วิธีการออกซิเดชันทางเคมีเป็นวิธีการดั้งเดิมในการเตรียมกราไฟต์ขยายตัวได้ ในวิธีการนี้ กราไฟต์เกล็ดธรรมชาติจะถูกผสมกับสารออกซิไดซ์และสารแทรกสอดที่เหมาะสม ควบคุมอุณหภูมิให้คงที่ คนอย่างต่อเนื่อง จากนั้นล้าง กรอง และทำให้แห้งเพื่อให้ได้กราไฟต์ขยายตัวได้ วิธีการออกซิเดชันทางเคมีเป็นวิธีการที่ค่อนข้างเป็นที่ยอมรับในอุตสาหกรรมแล้ว เนื่องจากมีข้อดีคืออุปกรณ์ไม่ซับซ้อน ใช้งานสะดวก และต้นทุนต่ำ
ขั้นตอนของกระบวนการออกซิเดชันทางเคมีประกอบด้วยการออกซิเดชันและการแทรกตัว การออกซิเดชันของกราไฟต์เป็นเงื่อนไขพื้นฐานสำหรับการก่อตัวของกราไฟต์ที่ขยายตัวได้ เนื่องจากว่าปฏิกิริยาการแทรกตัวจะดำเนินไปได้อย่างราบรื่นหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับระดับของการเปิดระหว่างชั้นของกราไฟต์ และกราไฟต์ธรรมชาติที่อุณหภูมิห้องมีความเสถียรและทนต่อกรดและด่างได้ดีเยี่ยม ดังนั้นจึงไม่ทำปฏิกิริยากับกรดและด่าง ด้วยเหตุนี้ การเติมสารออกซิไดซ์จึงกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญที่จำเป็นในกระบวนการออกซิเดชันทางเคมี
สารออกซิไดซ์มีหลายชนิด โดยทั่วไปสารออกซิไดซ์ที่ใช้กันทั่วไปคือสารออกซิไดซ์ของแข็ง (เช่น โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต โพแทสเซียมไดโครเมต โครเมียมไตรออกไซด์ โพแทสเซียมคลอเรต เป็นต้น) และอาจมีสารออกซิไดซ์ของเหลวบางชนิด (เช่น ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ กรดไนตริก เป็นต้น) พบว่าในปัจจุบันโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตเป็นสารออกซิไดซ์หลักที่ใช้ในการเตรียมกราไฟต์ขยายตัวได้
ภายใต้การกระทำของสารออกซิไดซ์ กราไฟต์จะถูกออกซิไดซ์ และโมเลกุลโครงข่ายที่เป็นกลางในชั้นกราไฟต์จะกลายเป็นโมเลกุลระนาบที่มีประจุบวก เนื่องจากผลผลักกันของประจุบวกที่เหมือนกัน ระยะห่างระหว่างชั้นกราไฟต์จึงเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นช่องทางและพื้นที่ให้สารแทรกซึมเข้าไปในชั้นกราไฟต์ได้อย่างราบรื่น ในกระบวนการเตรียมกราไฟต์ที่ขยายตัวได้ สารแทรกซึมส่วนใหญ่คือกรด ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิจัยส่วนใหญ่ใช้กรดซัลฟิวริก กรดไนตริก กรดฟอสฟอริก กรดเปอร์คลอริก กรดผสม และกรดอะซิติกเข้มข้น
วิธีการทางเคมีไฟฟ้าใช้กระแสไฟฟ้าคงที่ โดยใช้สารละลายในน้ำเป็นอิเล็กโทรไลต์ โดยวัสดุต่างๆ เช่น กราไฟต์และโลหะ (เช่น สแตนเลส แผ่นแพลทินัม แผ่นตะกั่ว แผ่นไทเทเนียม เป็นต้น) ประกอบกันเป็นขั้วบวก และวัสดุโลหะที่ฝังอยู่ในอิเล็กโทรไลต์ทำหน้าที่เป็นขั้วลบ ทำให้เกิดวงจรปิด หรืออาจใช้กราไฟต์แขวนลอยอยู่ในอิเล็กโทรไลต์ แล้วฝังแผ่นขั้วลบและขั้วบวกไว้ในอิเล็กโทรไลต์พร้อมกัน โดยใช้กระแสไฟฟ้าจากทั้งสองขั้ว ทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันที่ขั้วบวก พื้นผิวของกราไฟต์จะถูกออกซิไดซ์เป็นคาร์โบแคตไอออน ในขณะเดียวกัน ภายใต้แรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตและการแพร่กระจายของความเข้มข้นที่แตกต่างกัน ไอออนของกรดหรือไอออนแทรกซึมที่มีขั้วอื่นๆ จะแทรกตัวอยู่ระหว่างชั้นของกราไฟต์ ทำให้เกิดกราไฟต์ที่ขยายตัวได้
เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการออกซิเดชันทางเคมี วิธีการทางไฟฟ้าเคมีสำหรับการเตรียมกราไฟต์ขยายตัวได้นั้น ในกระบวนการทั้งหมดไม่จำเป็นต้องใช้สารออกซิไดซ์ มีปริมาณสารตั้งต้นมาก ปริมาณสารกัดกร่อนตกค้างน้อย สามารถนำอิเล็กโทรไลต์กลับมาใช้ใหม่ได้หลังปฏิกิริยา ลดปริมาณกรด ประหยัดต้นทุน ลดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ความเสียหายต่ออุปกรณ์ต่ำ และยืดอายุการใช้งาน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา วิธีการทางไฟฟ้าเคมีจึงค่อยๆ กลายเป็นวิธีการที่นิยมใช้ในการเตรียมกราไฟต์ขยายตัวได้สำหรับหลายๆ บริษัท เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ
วิธีการแพร่กระจายในเฟสแก๊สเป็นวิธีการผลิตกราไฟต์ที่ขยายตัวได้โดยการสัมผัสสารแทรกกับกราไฟต์ในรูปแก๊สและเกิดปฏิกิริยาแทรก โดยทั่วไปแล้ว กราไฟต์และสารแทรกจะถูกวางไว้ที่ปลายทั้งสองด้านของเครื่องปฏิกรณ์แก้วทนความร้อน จากนั้นจึงดูดสุญญากาศและปิดผนึก ดังนั้นจึงเรียกวิธีนี้ว่าวิธีสองห้อง วิธีนี้มักใช้ในการสังเคราะห์เฮไลด์ -EG และโลหะอัลคาไล -EG ในอุตสาหกรรม
ข้อดี: สามารถควบคุมโครงสร้างและลำดับของเครื่องปฏิกรณ์ได้ และสามารถแยกสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ออกจากกันได้ง่าย
ข้อเสีย: อุปกรณ์ปฏิกิริยามีความซับซ้อนมากขึ้น การใช้งานยากขึ้น ดังนั้นผลผลิตจึงมีจำกัด และปฏิกิริยาต้องดำเนินการภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง ใช้เวลานานกว่า และสภาวะปฏิกิริยาสูงมาก สภาพแวดล้อมในการเตรียมต้องเป็นสุญญากาศ ดังนั้นต้นทุนการผลิตจึงค่อนข้างสูง ไม่เหมาะสำหรับการผลิตในระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่
วิธีการผสมเฟสของเหลวคือการผสมวัสดุที่แทรกเข้าไปกับกราไฟต์โดยตรง ภายใต้การป้องกันการเคลื่อนที่ของก๊าซเฉื่อยหรือระบบปิดผนึกสำหรับปฏิกิริยาความร้อนเพื่อเตรียมกราไฟต์ที่ขยายตัวได้ วิธีนี้มักใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบกราไฟต์แทรกชั้นโลหะอัลคาไล (GICs)
ข้อดี: กระบวนการเกิดปฏิกิริยาง่าย ความเร็วในการเกิดปฏิกิริยาสูง และสามารถปรับอัตราส่วนของวัตถุดิบกราไฟต์และสารแทรกเพื่อให้ได้โครงสร้างและองค์ประกอบของกราไฟต์ขยายตัวที่ต้องการได้ เหมาะสำหรับการผลิตในปริมาณมาก
ข้อเสีย: ผลิตภัณฑ์ที่ได้ไม่เสถียร ยากต่อการจัดการสารแทรกอิสระที่ติดอยู่บนพื้นผิวของ GIC และยากที่จะรับประกันความสม่ำเสมอของสารประกอบกราไฟต์ระหว่างชั้นเมื่อสังเคราะห์ในปริมาณมาก
วิธีการหลอมเหลวคือการผสมกราไฟต์กับวัสดุแทรกสอดและให้ความร้อนเพื่อเตรียมกราไฟต์ที่ขยายตัวได้ โดยอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าส่วนประกอบยูเทคติกสามารถลดจุดหลอมเหลวของระบบ (ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของแต่ละส่วนประกอบ) จึงเป็นวิธีการเตรียม GIC แบบสามองค์ประกอบหรือหลายองค์ประกอบโดยการแทรกสารสองชนิดขึ้นไป (ซึ่งต้องสามารถสร้างระบบเกลือหลอมเหลวได้) ระหว่างชั้นกราไฟต์พร้อมกัน โดยทั่วไปใช้ในการเตรียมโลหะคลอไรด์ - GIC
ข้อดี: ผลิตภัณฑ์สังเคราะห์มีเสถียรภาพดี ล้างง่าย อุปกรณ์ทำปฏิกิริยาง่าย อุณหภูมิปฏิกิริยาต่ำ ใช้เวลาสั้น เหมาะสำหรับการผลิตในปริมาณมาก
ข้อเสีย: การควบคุมโครงสร้างลำดับและองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ในกระบวนการปฏิกิริยานั้นทำได้ยาก และการรักษาความสม่ำเสมอของโครงสร้างลำดับและองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ในการสังเคราะห์ในปริมาณมากก็ทำได้ยากเช่นกัน
วิธีการแบบใช้แรงดันคือการผสมเมทริกซ์กราไฟต์กับผงโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธและโลหะหายาก แล้วทำปฏิกิริยาเพื่อผลิต M-GICS ภายใต้สภาวะแรงดัน
ข้อเสีย: ปฏิกิริยาการแทรกตัวจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อความดันไอของโลหะเกินเกณฑ์ที่กำหนดเท่านั้น อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิสูงเกินไป อาจทำให้โลหะและกราไฟต์เกิดคาร์ไบด์ ซึ่งเป็นปฏิกิริยาเชิงลบ ดังนั้นจึงต้องควบคุมอุณหภูมิปฏิกิริยาให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสม อุณหภูมิการแทรกตัวของโลหะหายากนั้นสูงมาก ดังนั้นจึงต้องใช้แรงดันเพื่อลดอุณหภูมิปฏิกิริยา วิธีนี้เหมาะสำหรับการเตรียมโลหะ-GICS ที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ แต่เครื่องมือมีความซับซ้อนและข้อกำหนดในการใช้งานเข้มงวด จึงไม่ค่อยได้ใช้ในปัจจุบัน
โดยทั่วไปแล้ว วิธีการระเบิดจะใช้กราไฟต์และสารขยายตัว เช่น KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O หรือสารผสม เมื่อได้รับความร้อน กราไฟต์จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและแทรกตัวเข้าไปในสารประกอบแคมเบียมพร้อมกัน ทำให้เกิดการขยายตัวในลักษณะ "ระเบิด" จึงได้กราไฟต์ขยายตัว เมื่อใช้เกลือโลหะเป็นสารขยายตัว ผลิตภัณฑ์จะมีความซับซ้อนมากขึ้น ไม่เพียงแต่มีกราไฟต์ขยายตัวเท่านั้น แต่ยังมีโลหะอีกด้วย
