วิธีการออกซิเดชันทางเคมีเป็นวิธีดั้งเดิมในการเตรียมกราไฟต์แบบขยายตัวได้ วิธีนี้จะนำกราไฟต์เกล็ดธรรมชาติมาผสมกับสารออกซิไดเซอร์และสารแทรกซึมที่เหมาะสม ควบคุมอุณหภูมิให้คงที่ กวนอย่างต่อเนื่อง ล้าง กรอง และทำให้แห้งเพื่อให้ได้กราไฟต์แบบขยายตัวได้ วิธีการออกซิเดชันทางเคมีได้กลายเป็นวิธีการที่ค่อนข้างก้าวหน้าในอุตสาหกรรม ด้วยข้อดีของเครื่องมือที่ใช้งานง่าย ใช้งานง่าย และต้นทุนต่ำ
ขั้นตอนกระบวนการออกซิเดชันทางเคมีประกอบด้วยการออกซิเดชันและการแทรกซึม การออกซิเดชันของกราไฟต์เป็นเงื่อนไขพื้นฐานสำหรับการก่อตัวของกราไฟต์ที่ขยายตัวได้ เนื่องจากปฏิกิริยาการแทรกซึมสามารถดำเนินไปได้อย่างราบรื่นหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับระดับของการเปิดระหว่างชั้นกราไฟต์ และกราไฟต์ธรรมชาติที่อุณหภูมิห้องมีเสถียรภาพและทนต่อกรดและด่างได้ดีเยี่ยม จึงไม่ทำปฏิกิริยากับกรดและด่าง ดังนั้น การเติมสารออกซิไดเซอร์จึงกลายมาเป็นองค์ประกอบสำคัญที่จำเป็นในการออกซิเดชันทางเคมี
สารออกซิไดซ์มีหลายชนิด โดยทั่วไปแล้วสารออกซิไดซ์ที่ใช้จะเป็นสารออกซิไดซ์ที่เป็นของแข็ง (เช่น โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต โพแทสเซียมไดโครเมต โครเมียมไตรออกไซด์ โพแทสเซียมคลอเรต เป็นต้น) และอาจเป็นสารออกซิไดซ์ที่เป็นของเหลวบางชนิด (เช่น ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ กรดไนตริก เป็นต้น) ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา พบว่าโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตเป็นสารออกซิไดซ์หลักที่ใช้ในการเตรียมกราไฟต์แบบขยายตัวได้
ภายใต้การทำงานของตัวออกซิไดเซอร์ กราไฟต์จะถูกออกซิไดซ์ และโมเลกุลขนาดใหญ่ในโครงข่ายที่เป็นกลางในชั้นกราไฟต์จะกลายเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่แบบระนาบที่มีประจุบวก เนื่องจากแรงผลักของประจุบวกเดียวกันนี้ ระยะห่างระหว่างชั้นกราไฟต์จึงเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้มีช่องทางและพื้นที่สำหรับอินเทอร์คาเลเตอร์เข้าสู่ชั้นกราไฟต์ได้อย่างราบรื่น ในกระบวนการเตรียมกราไฟต์ที่ขยายตัวได้ สารอินเทอร์คาเลเตอร์ส่วนใหญ่จะเป็นกรด ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิจัยส่วนใหญ่ใช้กรดซัลฟิวริก กรดไนตริก กรดฟอสฟอริก กรดเปอร์คลอริก กรดผสม และกรดอะซิติกน้ำแข็ง
วิธีการทางเคมีไฟฟ้าใช้กระแสคงที่ โดยใช้สารละลายน้ำของตัวแทรกเป็นอิเล็กโทรไลต์ กราไฟต์และวัสดุโลหะ (เช่น สแตนเลส แผ่นแพลทินัม แผ่นตะกั่ว แผ่นไทเทเนียม ฯลฯ) ประกอบกันเป็นแอโนดคอมโพสิต โดยวัสดุโลหะจะถูกแทรกเข้าไปในอิเล็กโทรไลต์เป็นแคโทด ก่อตัวเป็นวงปิด หรือกราไฟต์ที่แขวนลอยอยู่ในอิเล็กโทรไลต์จะถูกแทรกเข้าไปในแผ่นขั้วลบและขั้วบวกพร้อมกัน โดยผ่านอิเล็กโทรดทั้งสองขั้ว วิธีการออกซิเดชันแบบแอโนดจะกระตุ้นพื้นผิวของกราไฟต์ให้กลายเป็นคาร์โบเคชัน ขณะเดียวกัน ภายใต้แรงดึงดูดของไฟฟ้าสถิตและการแพร่กระจายของความแตกต่างของความเข้มข้น ไอออนของกรดหรือไอออนอินเตอร์คาแลนท์ที่มีขั้วอื่นๆ จะถูกฝังอยู่ระหว่างชั้นกราไฟต์เพื่อสร้างกราไฟต์ที่ขยายตัวได้
เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการออกซิเดชันทางเคมี วิธีการทางเคมีไฟฟ้าสำหรับการเตรียมกราไฟต์ขยายตัวได้ในกระบวนการทั้งหมดโดยไม่ต้องใช้สารออกซิไดเซอร์ ปริมาณการบำบัดมีมาก ปริมาณสารกัดกร่อนที่เหลือมีน้อย อิเล็กโทรไลต์สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลังปฏิกิริยา ปริมาณกรดลดลง ประหยัดต้นทุน ลดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ความเสียหายต่ออุปกรณ์ต่ำ และยืดอายุการใช้งาน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา วิธีการทางเคมีไฟฟ้าค่อยๆ กลายเป็นวิธีการที่ต้องการสำหรับการเตรียมกราไฟต์ขยายตัวโดยหลายๆ องค์กร ซึ่งมีข้อดีหลายประการ
วิธีการแพร่กระจายในเฟสก๊าซคือการผลิตกราไฟต์ที่ขยายตัวได้โดยการสัมผัสอินเตอร์คาเลเตอร์กับกราไฟต์ในรูปแบบก๊าซและทำปฏิกิริยาอินเตอร์คาเลเตอร์ โดยทั่วไปกราไฟต์และอินเซิร์ตจะถูกวางไว้ที่ปลายทั้งสองด้านของเครื่องปฏิกรณ์แก้วทนความร้อน จากนั้นจึงปั๊มและปิดผนึกสุญญากาศ ดังนั้นจึงเรียกอีกอย่างว่าวิธีสองห้อง วิธีนี้มักใช้ในการสังเคราะห์ฮาไลด์ -EG และโลหะอัลคาไล -EG ในอุตสาหกรรม
ข้อดี: สามารถควบคุมโครงสร้างและลำดับของเครื่องปฏิกรณ์ได้ และแยกสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ได้ง่าย
ข้อเสีย: อุปกรณ์ปฏิกิริยามีความซับซ้อนมากขึ้น การดำเนินการมีความยากมากขึ้น ดังนั้นเอาต์พุตจึงมีจำกัด และปฏิกิริยาจะต้องดำเนินการภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง ใช้เวลานานขึ้น และเงื่อนไขปฏิกิริยาสูงมาก สภาพแวดล้อมในการเตรียมต้องเป็นสุญญากาศ ดังนั้นต้นทุนการผลิตจึงค่อนข้างสูง ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานการผลิตขนาดใหญ่
วิธีการผสมของเหลวแบบเฟส คือการผสมวัสดุที่แทรกเข้าไปกับกราไฟต์โดยตรง ภายใต้การป้องกันการเคลื่อนที่ของก๊าซเฉื่อยหรือระบบปิดผนึกสำหรับปฏิกิริยาการให้ความร้อนเพื่อเตรียมกราไฟต์ที่ขยายตัวได้ โดยทั่วไปจะใช้สำหรับการสังเคราะห์สารประกอบอินเตอร์ลามินาร์ของโลหะอัลคาไล-กราไฟต์ (GIC)
ข้อดี: กระบวนการปฏิกิริยาเป็นเรื่องง่าย ความเร็วในการตอบสนองรวดเร็ว โดยการเปลี่ยนอัตราส่วนของวัตถุดิบกราไฟท์และส่วนแทรก สามารถเข้าถึงโครงสร้างและองค์ประกอบของกราไฟท์ที่ขยายได้ในระดับหนึ่ง ซึ่งเหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก
ข้อเสีย: ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นไม่เสถียร ยากที่จะจัดการกับสารแทรกอิสระที่ติดอยู่บนพื้นผิวของ GIC และยากที่จะรับรองความสม่ำเสมอของสารประกอบอินเตอร์ลาเมลลาร์ของกราไฟต์เมื่อมีการสังเคราะห์จำนวนมาก
วิธีการหลอมเหลวคือการผสมกราไฟต์กับวัสดุที่แทรกเข้าไปและความร้อนเพื่อเตรียมกราไฟต์ที่ขยายตัวได้ โดยอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าส่วนประกอบยูเทกติกสามารถลดจุดหลอมเหลวของระบบได้ (ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของแต่ละส่วนประกอบ) ซึ่งเป็นวิธีการเตรียม GIC แบบสามองค์ประกอบหรือหลายองค์ประกอบโดยการแทรกสารตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป (ซึ่งจะต้องสามารถสร้างระบบเกลือหลอมเหลวได้) ระหว่างชั้นกราไฟต์พร้อมๆ กัน โดยทั่วไปใช้ในการเตรียมคลอไรด์ของโลหะ - GIC
ข้อดี: ผลิตภัณฑ์สังเคราะห์มีเสถียรภาพที่ดี ง่ายต่อการซัก อุปกรณ์ปฏิกิริยาที่เรียบง่าย อุณหภูมิปฏิกิริยาต่ำ ระยะเวลาสั้น เหมาะสำหรับการผลิตในปริมาณมาก
ข้อเสีย: ยากที่จะควบคุมโครงสร้างลำดับและองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ในกระบวนการปฏิกิริยา และยากที่จะรับรองความสม่ำเสมอของโครงสร้างลำดับและองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ในการสังเคราะห์มวล
วิธีการที่มีแรงดันคือการผสมเมทริกซ์กราไฟต์กับโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธและผงโลหะหายาก และทำปฏิกิริยาเพื่อผลิต M-GICS ภายใต้สภาวะที่มีแรงดัน
ข้อเสีย: ปฏิกิริยาการแทรกสามารถดำเนินการได้เมื่อความดันไอของโลหะเกินเกณฑ์ที่กำหนด อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิสูงเกินไปทำให้โลหะและกราไฟต์ก่อตัวเป็นคาร์ไบด์ได้ง่าย ปฏิกิริยาเชิงลบ ดังนั้นอุณหภูมิปฏิกิริยาจะต้องถูกควบคุมให้อยู่ในช่วงที่กำหนด อุณหภูมิการแทรกของโลหะหายากนั้นสูงมาก ดังนั้นต้องใช้แรงดันเพื่อลดอุณหภูมิปฏิกิริยา วิธีนี้เหมาะสำหรับการเตรียมโลหะ-GICS ที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ แต่อุปกรณ์มีความซับซ้อนและข้อกำหนดในการใช้งานก็เข้มงวดมาก จึงไม่ค่อยได้ใช้ในปัจจุบัน
วิธีการระเบิดโดยทั่วไปจะใช้กราไฟต์และสารขยายตัว เช่น KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O ไพโรไพโรหรือสารผสมที่เตรียมไว้ เมื่อได้รับความร้อน กราไฟต์จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและการแทรกซึมพร้อมกันกับสารประกอบแคมเบียม ซึ่งจากนั้นจะขยายตัวในลักษณะ "ระเบิด" จึงได้กราไฟต์ขยายตัว เมื่อใช้เกลือโลหะเป็นตัวขยายตัว ผลิตภัณฑ์จะมีความซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งไม่เพียงแต่มีกราไฟต์ขยายตัวเท่านั้น แต่ยังมีโลหะด้วย
