Phương pháp oxy hóa hóa học là một phương pháp truyền thống để chuẩn bị than chì có thể mở rộng. Trong phương pháp này, than chì vảy tự nhiên được trộn với chất oxy hóa và chất xen kẽ thích hợp, được kiểm soát ở một nhiệt độ nhất định, liên tục khuấy và rửa, lọc và sấy khô để thu được than chì có thể mở rộng. Phương pháp oxy hóa hóa học đã trở thành một phương pháp tương đối trưởng thành trong công nghiệp với những lợi thế của thiết bị đơn giản, hoạt động thuận tiện và chi phí thấp.
Các bước quá trình của quá trình oxy hóa hóa học bao gồm quá trình oxy hóa và xen kẽ. Quá trình oxy hóa than chì là điều kiện cơ bản để hình thành than chì có thể mở rộng, bởi vì liệu phản ứng xen kẽ có thể tiến hành trơn tru phụ thuộc vào mức độ mở giữa các lớp than chì.
Có nhiều loại chất oxy hóa, các chất oxy hóa thường được sử dụng là chất oxy hóa rắn (như kali permanganate, kali dichromate, crom trioxide, kali clorat, v.v.), cũng có thể là một số chất oxy hóa lỏng oxy hóa (như hydro peroxide, axit nitric, v.v.). Nó được tìm thấy trong những năm gần đây rằng kali permanganate là chất oxy hóa chính được sử dụng để chuẩn bị than chì có thể mở rộng.
Theo tác động của chất oxy hóa, than chì được oxy hóa và các đại phân tử mạng trung tính trong lớp than chì trở thành các đại phân tử phẳng với điện tích dương. Do hiệu ứng phản cảm của cùng một điện tích dương, khoảng cách giữa các lớp than chì tăng lên, cung cấp một kênh và không gian cho bộ intercalator vào lớp than chì một cách trơn tru. Trong quá trình chuẩn bị than chì có thể mở rộng, chất xen kẽ chủ yếu là axit. Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu chủ yếu sử dụng axit sunfuric, axit nitric, axit photphoric, axit perchloric, axit hỗn hợp và axit axetic băng.
Phương pháp điện hóa là trong một dòng điện không đổi, với dung dịch nước của chèn dưới dạng chất điện giải, vật liệu than chì và kim loại (vật liệu bằng thép không gỉ, tấm bạch kim, tấm chì, tấm titan, v.v.) tạo thành một cực dương tổng hợp, vật liệu kim loại được chèn vào điện phân như cathode, hình thành một vòng đóng kín; Hoặc than chì lơ lửng trong chất điện phân, trong chất điện phân cùng một lúc được chèn vào tấm âm và dương, thông qua hai điện cực là phương pháp được cung cấp năng lượng, quá trình oxy hóa anốt. Bề mặt của than chì được oxy hóa thành carbocation. Đồng thời, dưới tác động kết hợp của sự thu hút tĩnh điện và khuếch tán chênh lệch nồng độ, các ion axit hoặc các ion giao thoa cực khác được nhúng giữa các lớp than chì để tạo thành than chì có thể mở rộng.
So với phương pháp oxy hóa hóa học, phương pháp điện hóa để điều chế than chì mở rộng trong toàn bộ quá trình mà không sử dụng chất oxy hóa, lượng xử lý là lớn, lượng chất ăn mòn còn lại là nhỏ đã dần dần trở thành phương pháp ưa thích để chuẩn bị than chì có thể mở rộng bởi nhiều doanh nghiệp với nhiều lợi thế.
Phương pháp khuếch tán pha khí là tạo ra than chì có thể mở rộng bằng cách tiếp xúc với chất xen kẽ với than chì ở dạng khí và phản ứng xen kẽ. Nói chung, than chì và chèn được đặt ở hai đầu của lò phản ứng thủy tinh chống nhiệt, và phương pháp đều được sử dụng.
Ưu điểm: Cấu trúc và thứ tự của lò phản ứng có thể được kiểm soát, và các chất phản ứng và sản phẩm có thể dễ dàng tách ra.
Nhược điểm: Thiết bị phản ứng phức tạp hơn, hoạt động khó khăn hơn, do đó, đầu ra bị hạn chế và phản ứng được thực hiện trong điều kiện nhiệt độ cao, thời gian dài hơn và các điều kiện phản ứng rất cao, môi trường chuẩn bị phải là chân không, vì vậy chi phí sản xuất tương đối cao, không phù hợp với các ứng dụng sản xuất quy mô lớn.
Phương pháp pha chất lỏng hỗn hợp là trực tiếp trộn vật liệu chèn với than chì, dưới sự bảo vệ tính di động của khí trơ hoặc hệ thống niêm phong để phản ứng gia nhiệt để chuẩn bị than chì có thể mở rộng. Nó thường được sử dụng để tổng hợp các hợp chất interlaminar bằng kim loại kiềm (GIC).
Ưu điểm: Quá trình phản ứng rất đơn giản, tốc độ phản ứng nhanh, bằng cách thay đổi tỷ lệ nguyên liệu thô than chì và chèn có thể đạt đến một cấu trúc và thành phần của than chì có thể mở rộng, phù hợp hơn để sản xuất hàng loạt.
Nhược điểm: Sản phẩm được hình thành không ổn định, rất khó để đối phó với chất được chèn miễn phí gắn liền với bề mặt của GIC, và rất khó để đảm bảo tính nhất quán của các hợp chất xen kẽ than chì khi một số lượng lớn tổng hợp.
Phương pháp nóng chảy là trộn than chì với vật liệu xen kẽ và nhiệt để chuẩn bị than chì có thể mở rộng. Dựa trên thực tế là các thành phần eutectic có thể làm giảm điểm nóng chảy của hệ thống (dưới điểm nóng chảy của từng thành phần) của clorua kim loại - GIC.
Ưu điểm: Sản phẩm tổng hợp có độ ổn định tốt, dễ rửa, thiết bị phản ứng đơn giản, nhiệt độ phản ứng thấp, thời gian ngắn, phù hợp để sản xuất quy mô lớn.
Nhược điểm: Rất khó để kiểm soát cấu trúc và thành phần thứ tự của sản phẩm trong quá trình phản ứng, và rất khó để đảm bảo tính nhất quán của cấu trúc và thành phần thứ tự của sản phẩm trong tổng hợp khối lượng.
Phương pháp điều áp là trộn ma trận than chì với kim loại trái đất kiềm và bột kim loại đất hiếm và phản ứng để tạo ra M-gis trong điều kiện điều áp.
Nhược điểm: Chỉ khi áp suất hơi của kim loại vượt quá ngưỡng nhất định, phản ứng chèn mới có thể được thực hiện; Tuy nhiên, nhiệt độ quá cao, dễ dàng gây ra kim loại và than chì để tạo thành các cacbua, phản ứng tiêu cực, do đó, nhiệt độ phản ứng phải được điều chỉnh trong một phạm vi nhất định. Nhiệt độ chèn của kim loại đất hiếm rất cao, do đó, áp suất phải được áp dụng để giảm nhiệt độ phản ứng.
Phương pháp nổ thường sử dụng than chì và tác nhân mở rộng như Kclo4, Mg (CLO4) 2 · NH2O, Zn (NO3) 2 · NH2O pyropyros hoặc hỗn hợp được điều chế phức tạp, không chỉ mở rộng than chì, mà còn cả kim loại.
