ความคืบหน้าในการทำงาน

กระบวนการผลิตกราไฟท์ที่ขยายได้

ออกซิเดชันสารเคมี

วิธีการออกซิเดชั่นทางเคมีเป็นวิธีดั้งเดิมสำหรับการเตรียมกราไฟท์ที่ขยายได้ ในวิธีนี้กราไฟท์เกล็ดธรรมชาติผสมกับสารออกซิแดนท์ที่เหมาะสมและสาร intercalating ควบคุมที่อุณหภูมิที่แน่นอนกวนอย่างต่อเนื่องและล้างกรองและแห้งเพื่อให้ได้กราไฟท์ที่ขยายได้ วิธีการออกซิเดชั่นทางเคมีได้กลายเป็นวิธีการที่ค่อนข้างเติบโตในอุตสาหกรรมที่มีข้อดีของอุปกรณ์ง่าย ๆ การทำงานที่สะดวกและต้นทุนต่ำ

ขั้นตอนกระบวนการของการเกิดออกซิเดชันของสารเคมีรวมถึงการเกิดออกซิเดชันและการแทรกซึมการเกิดออกซิเดชันของกราไฟท์เป็นเงื่อนไขพื้นฐานสำหรับการก่อตัวของกราไฟท์ที่ขยายได้เนื่องจากปฏิกิริยาระหว่างกันสามารถดำเนินการได้อย่างราบรื่นขึ้นอยู่กับระดับการเปิดระหว่างชั้นกราไฟท์และกราไฟท์ตามธรรมชาติที่อุณหภูมิห้อง

มีสารออกซิแดนท์หลายชนิดโดยทั่วไปสารออกซิแดนท์เป็นสารออกซิแดนท์ที่เป็นของแข็ง (เช่นโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตโพแทสเซียมไดโครเมตโครเมี่ยมสามออกไซด์โพแทสเซียมคลอเรต ฯลฯ ) อาจเป็นสารออกซิไดซ์ของเหลวออกซิไดซ์ (เช่นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์กรดไนตริก พบได้ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาว่าโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตเป็นสารออกซิแดนท์หลักที่ใช้ในการเตรียมกราไฟท์ที่ขยายได้

ภายใต้การกระทำของออกซิไดเซอร์กราไฟท์จะถูกออกซิไดซ์และโมเลกุลของเครือข่ายที่เป็นกลางในชั้นกราไฟท์กลายเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีประจุบวก เนื่องจากเอฟเฟกต์ที่น่ารังเกียจของประจุบวกเดียวกันระยะห่างระหว่างเลเยอร์กราไฟท์จะเพิ่มขึ้นซึ่งให้ช่องและพื้นที่สำหรับ intercalator เพื่อเข้าสู่ชั้นกราไฟท์ได้อย่างราบรื่น ในกระบวนการเตรียมของกราไฟท์ที่ขยายได้สาร intercalating ส่วนใหญ่เป็นกรด ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานักวิจัยส่วนใหญ่ใช้กรดซัลฟูริกกรดไนตริกกรดฟอสฟอริกกรดเปอร์คลอริกกรดผสมและกรดอะซิติก

ออกซิเดชั่น

วิธีการทางเคมีไฟฟ้า

วิธีการทางเคมีไฟฟ้าอยู่ในกระแสคงที่ด้วยสารละลายน้ำของเม็ดมีดเช่นอิเล็กโทรไลต์, กราไฟท์และวัสดุโลหะ (วัสดุสแตนเลส, แผ่นแพลตตินัม, แผ่นตะกั่ว, แผ่นไทเทเนียม ฯลฯ ) ประกอบด้วยขั้วบวกคอมโพสิตวัสดุโลหะที่ใส่ไว้ในอิเล็กโทรไลต์ หรือกราไฟท์ที่แขวนอยู่ในอิเล็กโทรไลต์ในอิเล็กโทรไลต์ในเวลาเดียวกันแทรกในแผ่นลบและบวกผ่านขั้วไฟฟ้าทั้งสองเป็นวิธีที่มีพลังคือการออกซิเดชั่นขั้วบวก พื้นผิวของกราไฟท์ถูกออกซิไดซ์ไปยังคาร์โบไฮเดรต ในเวลาเดียวกันภายใต้การกระทำร่วมกันของการดึงดูดไฟฟ้าสถิตและการแพร่กระจายความแตกต่างของความเข้มข้นไอออนกรดหรือไอออนอินกัลแลนต์ขั้วอื่น ๆ จะถูกฝังอยู่ระหว่างเลเยอร์กราไฟท์เพื่อสร้างกราไฟท์ที่ขยายได้
เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการออกซิเดชั่นทางเคมีวิธีการทางเคมีไฟฟ้าสำหรับการเตรียมกราไฟท์ที่ขยายได้ในกระบวนการทั้งหมดโดยไม่ต้องใช้สารออกซิแดนท์ปริมาณการรักษามีขนาดใหญ่ปริมาณสารกัดกร่อนที่เหลืออยู่มีขนาดเล็ก ค่อยๆกลายเป็นวิธีที่ต้องการสำหรับการเตรียมกราไฟท์ที่ขยายได้โดยองค์กรหลายแห่งที่มีข้อได้เปรียบมากมาย

วิธีการแพร่กระจายของเฟสแก๊ส (วิธีสองช่อง)

วิธีการแพร่กระจายของแก๊สเฟสคือการผลิตกราไฟท์ที่ขยายได้โดยการติดต่อกับ intercalator กับกราไฟท์ในรูปแบบก๊าซและปฏิกิริยา intercalating โดยทั่วไปกราไฟท์และเม็ดมีดจะถูกวางไว้ที่ปลายทั้งสองของเครื่องปฏิกรณ์แก้วที่ทนความร้อนและเครื่องดูดฝุ่น
ข้อดี: โครงสร้างและลำดับของเครื่องปฏิกรณ์สามารถควบคุมได้และสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์สามารถแยกได้ง่าย
ข้อเสีย: อุปกรณ์ปฏิกิริยามีความซับซ้อนมากขึ้นการดำเนินการนั้นยากขึ้นดังนั้นผลลัพธ์จึงมี จำกัด และปฏิกิริยาที่จะดำเนินการภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงเวลานานขึ้นและสภาพปฏิกิริยาสูงมากสภาพแวดล้อมการเตรียมจะต้องสูญญากาศดังนั้นต้นทุนการผลิตจึงค่อนข้างสูง

วิธีเฟสของเหลวผสม

วิธีการผสมของเหลวผสมคือการผสมวัสดุที่แทรกเข้ากับกราไฟท์โดยตรงภายใต้การป้องกันการเคลื่อนที่ของระบบก๊าซเฉื่อยหรือการปิดผนึกสำหรับปฏิกิริยาความร้อนเพื่อเตรียมกราไฟท์ที่ขยายได้ มันมักจะใช้สำหรับการสังเคราะห์สารประกอบ interlaminar โลหะ-กราฟิทอัลคาไล (GICS)
ข้อดี: กระบวนการทำปฏิกิริยานั้นง่ายความเร็วในการตอบสนองนั้นรวดเร็วโดยการเปลี่ยนอัตราส่วนของวัตถุดิบกราไฟท์และเม็ดมีดสามารถเข้าถึงโครงสร้างและองค์ประกอบของกราไฟท์ที่ขยายได้ซึ่งเหมาะสำหรับการผลิตมวล
ข้อเสีย: ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นนั้นไม่เสถียรมันเป็นเรื่องยากที่จะจัดการกับสารแทรกฟรีที่ติดอยู่กับพื้นผิวของ GICS และเป็นเรื่องยากที่จะทำให้แน่ใจว่าสารประกอบกราไฟท์ interlamellar เมื่อการสังเคราะห์จำนวนมาก

วิธีผสมของเหลว-เฟส

วิธีการหลอมละลาย

วิธีการหลอมละลายคือการผสมกราไฟท์กับวัสดุ intercalating และความร้อนเพื่อเตรียมกราไฟท์ที่ขยายได้ตามความจริงที่ว่าส่วนประกอบยูเทคติกสามารถลดจุดหลอมละลายของระบบ (ด้านล่างจุดหลอมละลายของแต่ละองค์ประกอบ) มันเป็นวิธีการเตรียมการของการผสมผสานระหว่างการผสมของโลหะ คลอไรด์ - GICS
ข้อดี: ผลิตภัณฑ์การสังเคราะห์มีความเสถียรดีการล้างง่ายอุปกรณ์ปฏิกิริยาง่าย ๆ อุณหภูมิปฏิกิริยาต่ำเวลาสั้น ๆ เหมาะสำหรับการผลิตขนาดใหญ่
ข้อเสีย: เป็นการยากที่จะควบคุมโครงสร้างคำสั่งซื้อและองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ในกระบวนการทำปฏิกิริยาและเป็นเรื่องยากที่จะตรวจสอบความสอดคล้องของโครงสร้างคำสั่งซื้อและองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ในการสังเคราะห์มวล

วิธีการบีบอัด

วิธีการที่มีแรงดันคือการผสมเมทริกซ์กราไฟท์กับโลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ และผงโลหะดินหายากและตอบสนองต่อการผลิต M-gics ภายใต้สภาวะแรงดัน
ข้อเสีย: เฉพาะเมื่อความดันไอของโลหะเกินเกณฑ์ที่แน่นอนปฏิกิริยาการแทรกสามารถทำได้ อย่างไรก็ตามอุณหภูมิสูงเกินไปทำให้เกิดโลหะและกราไฟท์ในรูปแบบคาร์ไบด์ปฏิกิริยาเชิงลบดังนั้นอุณหภูมิปฏิกิริยาจะต้องถูกควบคุมในช่วงที่กำหนดอุณหภูมิการแทรกของโลหะหายากสูงมากดังนั้นจึงต้องใช้ความดันเพื่อลดอุณหภูมิปฏิกิริยา

วิธีการระเบิด

โดยทั่วไปวิธีการระเบิดใช้สารกราไฟท์และเอเจนต์การขยายเช่น KCLO4, MG (CLO4) 2 · NH2O, Zn (NO3) 2 · NH2O pyropyros หรือส่วนผสมที่เตรียมไว้ มีความซับซ้อนมากขึ้นซึ่งไม่เพียง แต่มีกราไฟท์ที่ขยายตัว แต่ยังรวมถึงโลหะด้วย

วิธีการระเบิด