Kimyasal oksidasyon yöntemi, genişletilebilir grafit hazırlamak için geleneksel bir yöntemdir. Bu yöntemde, doğal pul grafit, belirli bir sıcaklıkta kontrol edilen, sürekli karıştırılmış ve yıkanabilir, süzülmüş ve kurutulmuş genişletilebilir grafit elde etmek için uygun oksidan ve ara katmanlama ajanı ile karıştırılır. Kimyasal oksidasyon yöntemi, basit ekipman, uygun çalışma ve düşük maliyet avantajları ile endüstride nispeten olgun bir yöntem haline gelmiştir.
The process steps of chemical oxidation include oxidation and intercalation.The oxidation of graphite is the basic condition for the formation of expandable graphite, because whether the intercalation reaction can proceed smoothly depends on the degree of opening between the graphite layers.And natural graphite at room temperature has excellent stability and acid and alkali resistance, so it does not react with acid and alkali, therefore, the addition of oxidant has become a necessary key component in chemical oksidasyon.
Genellikle kullanılan oksidanlar katı oksidanlardır (potasyum permanganat, potasyum dikromat, krom trioksit, potasyum klorat, vb.), Bazı oksitleyici sıvı oksidanlar (hidrojen peroksit, nitrik asit, vb.) Olabilir. Son yıllarda potasyum permanganatın genişletilebilir grafit hazırlanmasında kullanılan ana oksidan olduğu bulunmuştur.
Oksitleyici etkisi altında, grafit oksitlenir ve grafit tabakasındaki nötr ağ makromolekülleri pozitif yüklü düzlemsel makromoleküller haline gelir. Aynı pozitif yükün itici etkisi nedeniyle, grafit katmanları arasındaki mesafe artar, bu da interkalatörün grafit katmanına sorunsuz bir şekilde girmesi için bir kanal ve alan sağlar. Genişletilebilir grafit hazırlama işleminde, ara katmanlama maddesi esas olarak asittir. Son yıllarda araştırmacılar esas olarak sülfürik asit, nitrik asit, fosforik asit, perklorik asit, karışık asit ve buzul asetik asit kullanırlar.
Elektrokimyasal yöntem, elektrolit, grafit ve metal malzemeler (paslanmaz çelik malzeme, platin plaka, kurşun plaka, titanyum plaka, vb.) Olarak ekin sulu çözeltisi ile sabit bir akım içindedir; Veya elektrolitte, elektrolitte aynı zamanda negatif ve pozitif plakaya yerleştirilen grafit, iki elektrottan, enerjili yöntem, anodik oksidasyondur. Grafit yüzeyi karbokasyona oksitlenir. Aynı zamanda, elektrostatik çekim ve konsantrasyon farkı difüzyonunun birleşik etkisi altında, asit iyonları veya diğer polar interkalant iyonları genişletilebilir grafit oluşturmak için grafit tabakaları arasına gömülür.
Kimyasal oksidasyon yöntemi ile karşılaştırıldığında, tüm işlemde genişletilebilir grafitin hazırlanması için elektrokimyasal yöntem, oksidan kullanılmadan, tedavi miktarı büyük, kalıntı miktarı küçüktür, elektrolit geri dönüştürülebilir, asit miktarı azalır, maliyet azalır. Yöntem, birçok avantajla birçok işletme tarafından genişletilebilir grafit hazırlamak için yavaş yavaş tercih edilen yöntem haline gelmiştir.
Gaz fazı difüzyon yöntemi, interkalatöre grafitle gaz formunda ve ara reaksiyonla temas ederek genişletilebilir grafit üretmektir. General olarak, grafit ve ekleme, ısıya dayanıklı cam reaktörün her iki ucuna yerleştirilir ve vakum pompalanır ve kapatılır, bu nedenle iki chamber yöntemi olarak da bilinir.
Avantajlar: Reaktörün yapısı ve sırası kontrol edilebilir ve reaktanlar ve ürünler kolayca ayrılabilir.
Dezavantajlar: Reaksiyon cihazı daha karmaşıktır, işlem daha zordur, bu nedenle çıkış sınırlıdır ve reaksiyon yüksek sıcaklık koşulları altında gerçekleştirilir, süre daha uzundur ve reaksiyon koşulları çok yüksektir, hazırlık ortamı vakum olmalıdır, bu nedenle üretim maliyeti nispeten yüksektir, büyük ölçekli üretim uygulamaları için uygun değildir.
Karışık sıvı faz yöntemi, genişletilebilir grafit hazırlamak için ısıtma reaksiyonu için inert gazın hareketliliğinin veya sızdırmazlık sisteminin korunması altında eklenen malzemeyi doğrudan grafit ile karıştırmaktır. Alkali metal-grafit interlaminar bileşiklerinin (GICS) sentezi için yaygın olarak kullanılır.
Avantajlar: Reaksiyon işlemi basittir, reaksiyon hızı hızlıdır, grafit hammaddelerinin oranını değiştirerek ve ekler, toplu üretim için daha uygun olan genişletilebilir grafitin belirli bir yapısına ve bileşimine ulaşabilir.
Dezavantajlar: Oluşturulan ürün kararsızdır, GIC'lerin yüzeyine bağlı serbest takılmış madde ile uğraşmak zordur ve çok sayıda sentez olduğunda grafit interlamellar bileşiklerinin tutarlılığını sağlamak zordur.
Erime yöntemi, genişletilebilir grafit hazırlamak için grafitin ara katmanlı malzeme ve ısı ile karıştırmaktır. Ötektik bileşenlerin sistemin erime noktasını düşürebilmesi gerçeğine dayanarak (her bir bileşenin erime noktasının altında), iki veya daha fazla maddenin hazırlanması için üçlü tuz sistemi, hazırlanması gereken bir yöntemdir. metal klorürler - gics.
Avantajlar: Sentez ürünü iyi stabilite, yıkanması kolay, basit reaksiyon cihazı, düşük reaksiyon sıcaklığı, kısa süreli, büyük ölçekli üretim için uygundur.
Dezavantajları: Reaksiyon işlemindeki ürünün sipariş yapısını ve bileşimini kontrol etmek zordur ve ürünün sipariş yapısının ve kütle sentezindeki bileşiminin tutarlılığını sağlamak zordur.
Basınçlı yöntem, grafit matrisini alkalin toprak metal ve nadir toprak metal tozu ile karıştırmak ve basınçlı koşullar altında m-gikler üretmek için reaksiyona girmektir.
Dezavantajlar: Sadece metalin buhar basıncı belirli bir eşiği aştığında, yerleştirme reaksiyonu gerçekleştirilebilir; Bununla birlikte, sıcaklık çok yüksektir, metal ve grafitin karbürler, negatif reaksiyon oluşturmasına neden olmak kolaydır, bu nedenle reaksiyon sıcaklığı belirli bir aralıkta düzenlenmelidir. Nadir toprak metallerinin yerleştirme sıcaklığı çok yüksektir, bu nedenle reaksiyon sıcaklığını azaltmak için basınç uygulanmalıdır. Bu yöntem, düşük eritme noktasına sahip metal formların hazırlanması için uygundur, ancak operasyon gereksinimleri karmaşıktır, bu nedenle, bu nedenle, cihaz şimdi nadiren kullanılır.
Patlayıcı yöntem genellikle KCLO4, Mg (CLO4) 2 · NH2O, Zn (NO3) 2 · NH2O piropiros veya karışımlar gibi grafit ve genişleme ajanını kullanır, grafit ısıtıldığında, grafit aynı anda oksidasyon ve intercalation reaksiyon reaksiyonu kambi bileşiği, daha sonra genişletilen sast, daha sonra genişletilir, bu da daha sonra genişletilir. Ürün daha karmaşıktır, sadece genişletilmiş grafit değil, aynı zamanda metal.
