Ang pamamaraan ng kemikal na oksihenasyon ay isang tradisyonal na pamamaraan para sa paghahanda ng expandable graphite. Sa pamamaraang ito, ang natural na flake graphite ay hinahalo sa angkop na oxidant at intercalating agent, kinokontrol sa isang tiyak na temperatura, patuloy na hinahalo, at hinuhugasan, sinasala at pinatutuyo upang makakuha ng expandable graphite. Ang pamamaraan ng kemikal na oksihenasyon ay naging isang medyo mature na pamamaraan sa industriya na may mga bentahe ng simpleng kagamitan, maginhawang operasyon at mababang gastos.
Ang mga hakbang sa proseso ng kemikal na oksihenasyon ay kinabibilangan ng oksihenasyon at interkalasyon. Ang oksihenasyon ng grapayt ang pangunahing kondisyon para sa pagbuo ng napapalawak na grapayt, dahil ang maayos na pag-usad ng reaksyon ng interkalasyon ay nakasalalay sa antas ng pagbukas sa pagitan ng mga patong ng grapayt. At ang natural na grapayt sa temperatura ng silid ay may mahusay na katatagan at resistensya sa asido at alkali, kaya hindi ito tumutugon sa asido at alkali, samakatuwid, ang pagdaragdag ng oxidant ay naging isang kinakailangang pangunahing sangkap sa kemikal na oksihenasyon.
Maraming uri ng mga oxidant, ang mga karaniwang ginagamit na oxidant ay ang mga solidong oxidant (tulad ng potassium permanganate, potassium dichromate, chromium trioxide, potassium chlorate, atbp.), maaari ring maging ang ilang mga oxidizing liquid oxidant (tulad ng hydrogen peroxide, nitric acid, atbp.). Natuklasan nitong mga nakaraang taon na ang potassium permanganate ang pangunahing oxidant na ginagamit sa paghahanda ng expandable graphite.
Sa ilalim ng aksyon ng oxidizer, ang graphite ay nao-oxidize at ang neutral network macromolecules sa graphite layer ay nagiging planar macromolecules na may positibong karga. Dahil sa repulsive effect ng parehong positibong karga, ang distansya sa pagitan ng mga graphite layer ay tumataas, na nagbibigay ng channel at espasyo para sa intercalator upang makapasok nang maayos sa graphite layer. Sa proseso ng paghahanda ng expandable graphite, ang intercalating agent ay pangunahing acid. Sa mga nakaraang taon, pangunahing ginagamit ng mga mananaliksik ang sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, perchloric acid, mixed acid at glacial acetic acid.
Ang pamamaraang elektrokemikal ay nasa isang pare-parehong daloy, kung saan ang may tubig na solusyon ng insert bilang electrolyte, graphite at mga materyales na metal (materyal na hindi kinakalawang na asero, platinum plate, lead plate, titanium plate, atbp.) ay bumubuo ng isang composite anode, ang mga materyales na metal ay ipinasok sa electrolyte bilang cathode, na bumubuo ng isang closed loop; o ang graphite ay nakalutang sa electrolyte, sa electrolyte nang sabay na ipinasok sa negatibo at positibong plate, sa pamamagitan ng dalawang electrodes ay pinapalakas na pamamaraan, anodic oxidation. Ang ibabaw ng graphite ay na-oxidize sa carbocation. Kasabay nito, sa ilalim ng pinagsamang aksyon ng electrostatic attraction at concentration difference diffusion, ang mga acid ion o iba pang polar intercalant ion ay naka-embed sa pagitan ng mga layer ng graphite upang bumuo ng expandable graphite.
Kung ikukumpara sa paraan ng kemikal na oksihenasyon, ang paraan ng elektrokemikal para sa paghahanda ng expansable graphite sa buong proseso nang walang paggamit ng oxidant, malaki ang dami ng paggamot, maliit ang natitirang dami ng mga kinakaing unti-unting sangkap, maaaring i-recycle ang electrolyte pagkatapos ng reaksyon, nababawasan ang dami ng acid, natitipid ang gastos, nababawasan ang polusyon sa kapaligiran, mababa ang pinsala sa kagamitan, at napapahaba ang buhay ng serbisyo. Sa mga nakaraang taon, ang paraan ng elektrokemikal ay unti-unting naging ginustong paraan para sa paghahanda ng expansable graphite ng maraming negosyo na may maraming bentahe.
Ang paraan ng gas-phase diffusion ay ang paggawa ng expandable graphite sa pamamagitan ng pagdidikit ng intercalator sa graphite sa anyong gas at intercalating reaction. Sa pangkalahatan, ang graphite at ang insert ay inilalagay sa magkabilang dulo ng heat-resistant glass reactor, at ang vacuum ay binobomba at tinatakan, kaya kilala rin ito bilang two-chamber method. Ang paraan na ito ay kadalasang ginagamit upang i-synthesize ang halide -EG at alkali metal -EG sa industriya.
Mga Kalamangan: maaaring kontrolin ang istruktura at kaayusan ng reaktor, at madaling paghiwalayin ang mga reactant at produkto.
Mga Disbentaha: mas kumplikado ang aparato ng reaksyon, mas mahirap ang operasyon, kaya limitado ang output, at mas matagal ang oras ng reaksyon na isasagawa sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na temperatura, at napakataas ng mga kondisyon ng reaksyon, dapat na vacuum ang kapaligiran ng paghahanda, kaya medyo mataas ang gastos sa produksyon, hindi angkop para sa malakihang mga aplikasyon ng produksyon.
Ang paraan ng mixed liquid phase ay ang direktang paghahalo ng ipinasok na materyal sa graphite, sa ilalim ng proteksyon ng mobility ng inert gas o sealing system para sa heating reaction upang maihanda ang expandable graphite. Karaniwan itong ginagamit para sa synthesis ng alkali metal-graphite interlaminar compounds (GICs).
Mga Kalamangan: Simple ang proseso ng reaksyon, mabilis ang bilis ng reaksyon, sa pamamagitan ng pagbabago ng ratio ng mga hilaw na materyales at insert ng grapayt, maaaring maabot ang isang tiyak na istraktura at komposisyon ng napapalawak na grapayt, na mas angkop para sa malawakang produksyon.
Mga Kakulangan: Ang nabuo na produkto ay hindi matatag, mahirap harapin ang libreng ipinasok na sangkap na nakakabit sa ibabaw ng mga GIC, at mahirap tiyakin ang pagkakapare-pareho ng mga graphite interlamellar compound kapag ang isang malaking bilang ng synthesis.
Ang paraan ng pagtunaw ay ang paghahalo ng grapayt sa intercalating material at pagpapainit upang maihanda ang expandable graphite. Batay sa katotohanan na ang mga eutectic component ay maaaring magpababa ng melting point ng sistema (mas mababa sa melting point ng bawat component), ito ay isang paraan para sa paghahanda ng ternary o multicomponent GICs sa pamamagitan ng pagpasok ng dalawa o higit pang mga sangkap (na dapat ay makakabuo ng isang tunaw na sistema ng asin) sa pagitan ng mga layer ng grapayt nang sabay-sabay. Karaniwang ginagamit sa paghahanda ng mga metal chloride - GIC.
Mga Kalamangan: Ang produktong sintesis ay may mahusay na katatagan, madaling hugasan, simpleng aparato sa reaksyon, mababang temperatura ng reaksyon, maikling panahon, angkop para sa malakihang produksyon.
Mga Disbentaha: mahirap kontrolin ang istruktura at komposisyon ng order ng produkto sa proseso ng reaksyon, at mahirap tiyakin ang pagkakapare-pareho ng istruktura at komposisyon ng order ng produkto sa mass synthesis.
Ang pamamaraang may presyon ay ang paghahalo ng graphite matrix sa alkaline earth metal at rare earth metal powder at mag-react upang makagawa ng M-GICS sa ilalim ng mga kondisyong may presyon.
Mga Disbentaha: Maisasagawa lamang ang insertion reaction kapag lumampas na sa isang tiyak na threshold ang presyon ng singaw ng metal; Gayunpaman, masyadong mataas ang temperatura, madaling maging sanhi ng pagbuo ng carbide sa metal at grapayt, na maaaring magdulot ng negatibong reaksyon, kaya dapat na i-regulate ang temperatura ng reaksyon sa isang tiyak na saklaw. Napakataas ng temperatura ng insertion ng mga rare earth metal, kaya dapat ilapat ang presyon upang mabawasan ang temperatura ng reaksyon. Ang pamamaraang ito ay angkop para sa paghahanda ng metal-GICS na may mababang melting point, ngunit ang aparato ay kumplikado at mahigpit ang mga kinakailangan sa operasyon, kaya bihirang gamitin ito ngayon.
Ang pamamaraang paputok ay karaniwang gumagamit ng grapayt at expansion agent tulad ng KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O pyropyros o mga pinaghalong inihanda, kapag ito ay pinainit, ang grapayt ay sabay na magkakaroon ng oksihenasyon at intercalation reaction ng cambium compound, na pagkatapos ay pinalalawak sa isang "paputok" na paraan, kaya nakakakuha ng pinalawak na grapayt. Kapag ang metal salt ay ginamit bilang expansion agent, ang produkto ay mas kumplikado, na hindi lamang naglalaman ng pinalawak na grapayt, kundi pati na rin ng metal.
