Kemisk oxidationsmetode er en traditionel metode til fremstilling af ekspanderbar grafit. I denne metode blandes naturlig flagegrafit med passende oxidationsmiddel og interkaleringsmiddel, kontrolleret ved en bestemt temperatur, konstant omrørt og vasket, filtreret og tørret for at opnå ekspanderbar grafit. Kemisk oxidationsmetode er blevet en relativt moden metode i industrien med fordelene ved simpelt udstyr, bekvem betjening og lave omkostninger.
Procestrinene for kemisk oxidation omfatter oxidation og interkalering. Oxidationen af grafit er den grundlæggende betingelse for dannelsen af ekspanderbar grafit, fordi om interkalationsreaktionen kan forløbe jævnt afhænger af graden af åbning mellem grafitlagene.Og naturlig grafit i rummet temperatur har fremragende stabilitet og syre- og alkaliresistens, så den reagerer ikke med syre og alkali, derfor er tilsætning af oxidationsmiddel blevet en nødvendig nøglekomponent i kemisk oxidation.
Der er mange slags oxidanter, almindeligt anvendte oxidanter er faste oxidanter (såsom kaliumpermanganat, kaliumdichromat, chromtrioxid, kaliumchlorat osv.), Kan også være nogle oxiderende flydende oxidanter (såsom hydrogenperoxid, salpetersyre osv.). ). Det er fundet i de senere år, at kaliumpermanganat er den vigtigste oxidant, der anvendes til fremstilling af ekspanderbar grafit.
Under påvirkning af oxidationsmiddel oxideres grafit, og de neutrale netværksmakromolekyler i grafitlaget bliver plane makromolekyler med positiv ladning. På grund af den frastødende virkning af den samme positive ladning, øges afstanden mellem grafitlagene, hvilket giver en kanal og plads til, at interkalatoren kan komme jævnt ind i grafitlaget. I fremstillingsprocessen af ekspanderbar grafit er interkaleringsmidlet hovedsageligt syre. I de senere år har forskere primært brugt svovlsyre, salpetersyre, fosforsyre, perchlorsyre, blandet syre og iseddike.
Den elektrokemiske metode er i en konstant strøm, hvor den vandige opløsning af indsatsen som elektrolyt-, grafit- og metalmaterialer (rustfrit stålmateriale, platinplade, blyplade, titaniumplade osv.) udgør en sammensat anode, metalmaterialer indsat i elektrolyt som katode, der danner en lukket sløjfe; Eller grafitten suspenderet i elektrolytten, i elektrolytten på samme tid indsat i den negative og positive plade, gennem de to elektroder er energiseret metode, anodisk oxidation. Overfladen af grafit oxideres til carbocation. På samme tid, under den kombinerede virkning af elektrostatisk tiltrækning og diffusion af koncentrationsforskelle, indlejres sure ioner eller andre polære interkalantioner mellem grafitlagene for at danne ekspanderbar grafit.
Sammenlignet med den kemiske oxidationsmetode, den elektrokemiske metode til fremstilling af ekspanderbar grafit i hele processen uden brug af oxidant, behandlingsmængden er stor, restmængden af ætsende stoffer er lille, elektrolytten kan genbruges efter reaktionen, mængden af syre reduceres, omkostningerne spares, miljøforureningen reduceres, skaderne på udstyret er lave, og levetiden forlænges. I de senere år er elektrokemisk metode efterhånden blevet den foretrukne metode til fremstilling af ekspanderbar grafit vha. mange virksomheder med mange fordele.
Gasfasediffusionsmetoden er at fremstille ekspanderbar grafit ved at bringe interkalatoren i kontakt med grafit i gasform og interkalerende reaktion. Generelt placeres grafitten og indsatsen i begge ender af den varmebestandige glasreaktor, og vakuumet pumpes og forseglet, så det er også kendt som to-kammer metoden. Denne metode bruges ofte til at syntetisere halogenid -EG og alkalimetal -EG i industrien.
Fordele: strukturen og rækkefølgen af reaktoren kan kontrolleres, og reaktanterne og produkterne kan let adskilles.
Ulemper: reaktionsanordningen er mere kompleks, operationen er vanskeligere, så output er begrænset, og reaktionen skal udføres under høje temperaturforhold, tiden er længere, og reaktionsbetingelserne er meget høje, forberedelsesmiljøet skal være vakuum, så produktionsomkostningerne er relativt høje, ikke egnet til storskala produktionsapplikationer.
Den blandede væskefasemetode er at blande det indsatte materiale direkte med grafit under beskyttelse af mobiliteten af inert gas eller forseglingssystem til opvarmningsreaktion for at fremstille ekspanderbar grafit. Det er almindeligt anvendt til syntese af alkalimetal-grafit interlaminære forbindelser (GIC'er).
Fordele: Reaktionsprocessen er enkel, reaktionshastigheden er hurtig, ved at ændre forholdet mellem grafitråmaterialer og skær kan nå en vis struktur og sammensætning af ekspanderbar grafit, mere velegnet til masseproduktion.
Ulemper: Det dannede produkt er ustabilt, det er vanskeligt at håndtere det frie indsatte stof fastgjort til overfladen af GIC'er, og det er vanskeligt at sikre konsistensen af grafit interlamellære forbindelser, når et stort antal syntese.
Smeltemetoden er at blande grafit med interkalerende materiale og varme for at fremstille ekspanderbar grafit. Baseret på det faktum, at eutektiske komponenter kan sænke systemets smeltepunkt (under smeltepunktet for hver komponent), er det en metode til fremstilling af ternære eller multikomponent GIC'er ved at indsætte to eller flere stoffer (som skal kunne danne et smeltet saltsystem) mellem grafitlag samtidigt.Anvendes almindeligvis til fremstilling af metalchlorider - GIC'er.
Fordele: Synteseproduktet har god stabilitet, let at vaske, enkel reaktionsanordning, lav reaktionstemperatur, kort tid, velegnet til produktion i stor skala.
Ulemper: det er svært at kontrollere ordrestrukturen og produktets sammensætning i reaktionsprocessen, og det er vanskeligt at sikre konsistensen af ordrestrukturen og produktets sammensætning i massesyntese.
Den tryksatte metode er at blande grafitmatrix med jordalkalimetal og sjældne jordarters metalpulver og reagere for at producere M-GICS under trykforhold.
Ulemper: Kun når metallets damptryk overstiger en vis tærskel, kan indsættelsesreaktionen udføres; Temperaturen er dog for høj, let at få metal og grafit til at danne karbider, negativ reaktion, så reaktionstemperaturen skal reguleres i et vist område. Indsættelsestemperaturen for sjældne jordarters metaller er meget høj, så der skal lægges tryk på reducere reaktionstemperaturen.Denne metode er velegnet til fremstilling af metal-GICS med lavt smeltepunkt, men enheden er kompliceret, og driftskravene er strenge, så den bruges sjældent nu.
Eksplosiv metode bruger generelt grafit og ekspansionsmiddel såsom KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O pyropyros eller blandinger fremstillet, når det opvarmes, vil grafit samtidig oxidation og interkalationsreaktion kambiumforbindelse, som derefter ekspanderet på en "eksplosiv" måde og får således ekspanderet grafit. Når metalsalt bruges som ekspansionsmiddel, er produktet mere komplekst, som ikke kun har ekspanderet grafit, men også metal.
