Kemisk oxidationsmetode er en traditionel metode til fremstilling af ekspanderbar grafit. I denne metode blandes naturligt flagegrafit med passende oxidant og interkaleringsmiddel, kontrolleres ved en bestemt temperatur, omrøres konstant og vaskes, filtreres og tørres 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.
Processetrin ved kemisk oxidation omfatter oxidation og interkalering. Oxidation af grafit er den grundlæggende betingelse for dannelsen af ekspanderbar grafit, for om interkaleringsreaktionen kan forløbe gnidningsløst afhænger af graden af åbning mellem grafitlagene. Og naturlig grafit i rummet temperaturen har fremragende stabilitet og syre- og alkalimodstand, så den reagerer ikke med syre og alkali, derfor er tilsætningen af oxidant blevet en nødvendig nøglekomponent i kemisk oxidation.
Der er mange slags oxidanter, generelt 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 oxidationens virkning 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 intercalatoren kan komme let ind i grafitlaget. I fremstillingsprocessen af ekspanderbar grafit er interkaleringsmidlet hovedsageligt syre. I de senere år bruger forskere hovedsageligt svovlsyre, salpetersyre, fosforsyre, perchlorsyre, blandet syre og iseddike.
Elektrokemisk metode er i en konstant strøm, idet 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 samtidig indsat i den negative og positive plade, gennem de to elektroder er energiseret metode, anodisk oxidation. Overfladen af grafit oxideres til carbokation. På samme tid, under den kombinerede virkning af elektrostatisk tiltrækning og koncentrationsforskelsdiffusion, er syreioner eller andre polære interkalantioner indlejret 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, den resterende mængde ætsende stoffer er lille, elektrolytten kan genbruges efter reaktionen, mængden af syre reduceres, omkostningerne spares, miljøforureningen reduceres, skaden på udstyret er lav, og levetiden forlænges.I de senere år er elektrokemisk metode gradvist blevet den foretrukne metode til fremstilling af ekspanderbar grafit ved mange virksomheder med mange fordele.
Gasfasediffusionsmetoden er at producere ekspanderbar grafit ved at kontakte interkalatoren 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 -kammermetoden. Denne metode bruges ofte til at syntetisere halogenid -EG og alkalimetal -EG i industrien.
Fordele: Reaktorens struktur og rækkefølge kan kontrolleres, og reaktanterne og produkterne kan let adskilles.
Ulemper: reaktionsenheden 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 egnede til store produktionsapplikationer.
Den blandede væskefasemetode er direkte at blande det indsatte materiale med grafit under beskyttelse af inaktiv gas eller forseglingssystemets mobilitet til opvarmningsreaktion til fremstilling af ekspanderbar grafit. Det bruges almindeligvis til syntese af alkalimetal-grafit interlaminære forbindelser (GIC'er).
Fordele: Reaktionsprocessen er enkel, reaktionshastigheden er hurtig, ved at ændre forholdet mellem grafitråvarer og skær kan nå en bestemt struktur og sammensætning af ekspanderbar grafit, mere egnet til masseproduktion.
Ulemper: Det dannede produkt er ustabilt, det er svært at håndtere det frie indsatte stof, der er fastgjort til overfladen af GIC'er, og det er svært at sikre konsistensen af grafit -interlamellære forbindelser, når et stort antal synteser.
Smeltemetoden er at blande grafit med interkalerende materiale og varme til fremstilling af ekspanderbar grafit.Baseret på, at eutektiske komponenter kan sænke systemets smeltepunkt (under smeltepunktet for hver komponent), er det en metode til fremstilling af ternære eller multikomponente GIC'er ved at indsætte to eller flere stoffer (som skal kunne danne et smeltet salt system) mellem grafitlag samtidigt.Generelt anvendt til fremstilling af metalchlorider - GIC'er.
Fordele: Synteseproduktet har god stabilitet, let at vaske, enkel reaktionsanordning, lav reaktionstemperatur, kort tid, velegnet til storskala produktion.
Ulemper: det er svært at kontrollere produktets ordensstruktur og sammensætning i reaktionsprocessen, og det er svært at sikre konsistensen af ordens struktur og sammensætning af produktet i massesyntese.
Metoden under tryk er at blande grafitmatrix med jordalkalimetal og sjældent jordartsmetallpulver og reagere for at producere M-GICS under trykbetingelser.
Ulemper: Kun når metalets damptryk overstiger en vis tærskel, kan indsættelsesreaktionen udføres; Imidlertid er temperaturen for høj, let at få metal og grafit til at danne carbider, negativ reaktion, så reaktionstemperaturen skal reguleres i et bestemt område. Indsætningstemperaturen for sjældne jordartsmetaller er meget høj, så tryk skal påføres 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 anvender generelt grafit og ekspansionsmiddel, såsom KClO4, Mg (ClO4) 2 · nH2O, Zn (NO3) 2 · nH2O pyropyros eller blandinger fremstillet, når det opvarmes, vil grafit samtidig oxidere og interkalere reaktionscambiumforbindelse, som derefter er udvidet på en "eksplosiv" måde, hvilket får ekspanderet grafit. Når metalsalt bruges som ekspansionsmiddel, er produktet mere komplekst, hvilket ikke kun har ekspanderet grafit, men også metal.
