Kimyoviy oksidlanish usuli kengaytiriladigan grafitni tayyorlashning an'anaviy usuli hisoblanadi. Ushbu usulda tabiiy grafit tegishli oksidlovchi va interkalatsiya qiluvchi vosita bilan aralashtiriladi, ma'lum bir haroratda nazorat qilinadi, doimo aralashtiriladi va kengaytiriladigan grafitni olish uchun yuviladi, filtrlanadi va quritiladi. Kimyoviy oksidlanish usuli sanoatda oddiy uskunaning afzalliklari, qulay ishlashi va arzonligi bilan nisbatan etuk usulga aylandi.
Kimyoviy oksidlanish jarayonining bosqichlari oksidlanish va interkalatsiyani o'z ichiga oladi. Grafitning oksidlanishi kengayadigan grafit hosil bo'lishining asosiy shartidir, chunki interkalatsiya reaktsiyasining muammosiz davom etishi grafit qatlamlari orasidagi ochilish darajasiga bog'liq. Va tabiiy grafit xona haroratida mukammal barqarorlik va kislota va gidroksidi qarshilikka ega, shuning uchun u kislota bilan reaksiyaga kirishmaydi, shuning uchun oksidlovchi va ishqorning asosiy tarkibiy qismiga aylanadi. oksidlanish.
Oksidlovchilarning ko'p turlari mavjud, odatda ishlatiladigan oksidlovchilar qattiq oksidlovchilar (masalan, kaliy permanganat, kaliy dixromat, xrom trioksidi, kaliy xlorat va boshqalar), shuningdek, ba'zi oksidlovchi suyuq oksidlovchilar (vodorod periks, nitrat kislota va boshqalar) bo'lishi mumkin. So'nggi yillarda kaliy permanganat kengaytiriladigan grafitni tayyorlashda ishlatiladigan asosiy oksidlovchi ekanligi aniqlandi.
Oksidlovchi ta'sirida grafit oksidlanadi va grafit qatlamidagi neytral tarmoq makromolekulalari musbat zaryadli planar makromolekulalarga aylanadi. Xuddi shu musbat zaryadning itaruvchi ta'siri tufayli grafit qatlamlari orasidagi masofa ortadi, bu interkalatorning grafit qatlamiga silliq kirishi uchun kanal va bo'shliqni ta'minlaydi. Kengaytiriladigan grafitni tayyorlash jarayonida interkalatsiya qiluvchi vosita asosan kislotadir. So'nggi yillarda tadqiqotchilar asosan sulfat kislota, nitrat kislota, fosfor kislotasi, perklorik kislota, aralash kislota va muzli sirka kislotasidan foydalanadilar.
Elektrokimyoviy usul doimiy oqimda, elektrolit sifatida qo'shimchaning suvli eritmasi bilan, grafit va metall materiallar (zanglamaydigan po'latdan yasalgan material, platina plastinka, qo'rg'oshin plastinka, titanium plastinka va boshqalar) kompozit anodni tashkil qiladi, metall materiallar katod sifatida elektrolitga kiritilgan, yopiq pastadir hosil qiladi; Yoki elektrolitda to'xtatilgan grafit, elektrolitda bir vaqtning o'zida salbiy va musbat plastinkaga kiritilgan, ikkita elektrod orqali energiya bilan ta'minlangan usul, anodik oksidlanish. Grafitning sirti oksidlanib, karbokatatsiyaga uchraydi. Shu bilan birga, elektrostatik tortishish va kontsentratsiya farqi diffuziyasining birgalikdagi ta'siri ostida kislota ionlari yoki boshqa qutbli interkalant ionlari kengaytiriladigan grafitni hosil qilish uchun grafit qatlamlari orasiga kiritiladi.
Kimyoviy oksidlanish usuli bilan solishtirganda, oksidlovchidan foydalanmasdan butun jarayonda kengaytiriladigan grafitni tayyorlashning elektrokimyoviy usuli, ishlov berish miqdori katta, korroziy moddalarning qoldiq miqdori kichik, elektrolitlar reaktsiyadan keyin qayta ishlanishi mumkin, kislota miqdori kamayadi, xarajatlar tejaladi, atrof-muhitning ifloslanishi qisqaradi, so'nggi yillarda asbob-uskunalarning xizmat ko'rsatish muddati qisqaradi, zarar ko'radi. elektrokimyoviy usul asta-sekin ko'plab afzalliklarga ega bo'lgan ko'plab korxonalar tomonidan kengaytiriladigan grafitni tayyorlash uchun afzal qilingan usulga aylandi.
Gaz fazali diffuziya usuli interkalatorni grafit bilan gaz shaklida aloqa qilish va interkalatsiya reaktsiyasi orqali kengaytiriladigan grafitni ishlab chiqarishdan iborat. Umuman olganda, grafit va qo'shimchalar issiqlikka chidamli shisha reaktorning har ikki uchiga joylashtiriladi va vakuum pompalanadi va muhrlanadi, shuning uchun u ikki kamerali usul sifatida ham tanilgan va tez-tez ishlatiladigan metallni sindirish usuli. -Sanoatda EG.
Afzalliklari: reaktorning tuzilishi va tartibini nazorat qilish, reaktivlar va mahsulotlarni osongina ajratish mumkin.
Kamchiliklari: reaktsiya qurilmasi murakkabroq, operatsiya qiyinroq, shuning uchun chiqish cheklangan va yuqori harorat sharoitida amalga oshiriladigan reaktsiya, vaqt uzoqroq va reaktsiya sharoitlari juda yuqori, tayyorlash muhiti vakuum bo'lishi kerak, shuning uchun ishlab chiqarish narxi nisbatan yuqori, keng ko'lamli ishlab chiqarish ilovalari uchun mos emas.
Aralash suyuq faza usuli - kengaytiriladigan grafitni tayyorlash uchun isitish reaktsiyasi uchun inert gaz yoki muhrlash tizimining harakatchanligi himoyasi ostida kiritilgan materialni to'g'ridan-to'g'ri grafit bilan aralashtirish. Odatda gidroksidi metall-grafit interlaminar birikmalarini (GIC) sintez qilish uchun ishlatiladi.
Afzalliklari: Reaktsiya jarayoni oddiy, reaktsiya tezligi tez, grafit xom ashyosi va qo'shimchalar nisbatini o'zgartirish orqali kengayadigan grafitning ma'lum bir tuzilishi va tarkibiga erishish mumkin, ommaviy ishlab chiqarish uchun ko'proq mos keladi.
Kamchiliklari: hosil bo'lgan mahsulot beqaror, GICs yuzasiga biriktirilgan erkin kiritilgan modda bilan shug'ullanish qiyin va ko'p miqdordagi sintezda grafit interlamellar birikmalarining mustahkamligini ta'minlash qiyin.
Eritma usuli grafitni interkalatsiya qiluvchi material bilan aralashtirish va kengaytiriladigan grafitni tayyorlash uchun issiqlikdan iborat. Evtektik komponentlar tizimning erish nuqtasini (har bir komponentning erish nuqtasidan pastroqda) pasaytirishi mumkinligiga asoslanib, bu ikki yoki undan ortiq moddalarni kiritish orqali uch yoki ko'p komponentli GIClarni tayyorlash usulidir (bu tuz qatlami orasiga tuz qatlami hosil qilishi kerak). bir vaqtning o'zida.Umuman olganda metall xloridlari - GIClar olishda qo'llaniladi.
Afzalliklari: Sintez mahsuloti yaxshi barqarorlik, yuvish oson, oddiy reaktsiya moslamasi, past reaktsiya harorati, qisqa vaqt, keng ko'lamli ishlab chiqarish uchun mos.
Kamchiliklari: reaktsiya jarayonida mahsulotning tartib tuzilishi va tarkibini nazorat qilish qiyin, ommaviy sintezda mahsulotning tartib tuzilishi va tarkibining izchilligini ta'minlash qiyin.
Bosimli usul grafit matritsasini gidroksidi tuproqli metall va noyob tuproqli metall kukunlari bilan aralashtirish va bosim ostida M-GICS ishlab chiqarish uchun reaksiyaga kirishishdan iborat.
Kamchiliklari: Faqat metallning bug 'bosimi ma'lum bir chegaradan oshib ketganda, kiritish reaktsiyasi amalga oshirilishi mumkin; Shu bilan birga, harorat juda yuqori, metall va grafitning karbidlar hosil bo'lishiga olib kelishi oson, salbiy reaktsiya, shuning uchun reaktsiya harorati ma'lum bir diapazonda tartibga solinishi kerak. Nodir tuproq metallarini kiritish harorati juda yuqori, shuning uchun reaktsiya haroratini pasaytirish uchun bosim qo'llanilishi kerak. Bu usul past erish nuqtasi bo'lgan metall-GICS tayyorlash uchun javob beradi, lekin qurilma murakkab va kamdan-kam hollarda qo'llaniladi.
Portlash usulida odatda grafit va kengaytirish agenti, masalan, KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O pyropiros yoki aralashmalar qo'llaniladi, u qizdirilganda grafit bir vaqtning o'zida oksidlanish va interkalatsiya reaktsiyasiga kirishadi, bu esa keyinchalik kengayib, tuzli grafitga ega bo'ladi. kengaytirish agenti sifatida ishlatiladigan mahsulot yanada murakkab bo'lib, u nafaqat kengaytirilgan grafitga, balki metallga ham ega.
