Методът на химическо окисление е традиционен метод за приготвяне на разширяващ се графит. При този метод естественият люспест графит се смесва с подходящ окислител и интеркалиращ агент, контролира се при определена температура, непрекъснато се разбърква и се измива, филтрира и изсушава, за да се получи разширяващ се графит. Методът на химическо окисляване се превърна в относително зрял метод в индустрията с предимствата на просто оборудване, удобна работа и ниска цена.
Стъпките на процеса на химическо окисляване включват окисляване и интеркалиране. Окислението на графит е основното условие за образуването на разширяващ се графит, тъй като дали реакцията на интеркалиране може да протече гладко зависи от степента на отваряне между графитните слоеве. И естественият графит при стайна температура има отлична стабилност и устойчивост на киселина и основи, така че не реагира с киселина и основи, следователно добавянето на окислител се е превърнало в необходим ключов компонент при химическото окисление.
Има много видове окислители, обикновено използваните окислители са твърди окислители (като калиев перманганат, калиев дихромат, хромен триоксид, калиев хлорат и др.), могат да бъдат и някои окисляващи течни окислители (като водороден пероксид, азотна киселина и др. ). През последните години е установено, че калиевият перманганат е основният окислител, използван при получаването на разширяващ се графит.
Под действието на окислителя графитът се окислява и неутралните мрежести макромолекули в графитния слой се превръщат в планарни макромолекули с положителен заряд. Поради отблъскващия ефект на същия положителен заряд, разстоянието между графитните слоеве се увеличава, което осигурява канал и пространство за плавното навлизане на интеркалатора в графитния слой. В процеса на получаване на разширяващ се графит интеркалиращият агент е главно киселина. През последните години изследователите използват главно сярна киселина, азотна киселина, фосфорна киселина, перхлорна киселина, смесена киселина и ледена оцетна киселина.
Електрохимичният метод е в постоянен ток, с воден разтвор на вложката, тъй като електролитът, графитът и металните материали (материал от неръждаема стомана, платинена плоча, оловна плоча, титанова плоча и др.) представляват композитен анод, метални материали, вмъкнати в електролит като катод, образуващ затворен контур; Или графитът, суспендиран в електролита, в електролита, вкаран в същото време в отрицателната и положителната плоча, през двата електрода се захранва метод, анодно окисляване. Повърхността на графита се окислява до карбокатион. В същото време, под комбинираното действие на електростатично привличане и дифузия на разликата в концентрацията, киселинни йони или други полярни интеркалиращи йони се вграждат между графитните слоеве, за да образуват разширяващ се графит.
В сравнение с метода на химическо окисляване, електрохимичният метод за приготвяне на разширяващ се графит в целия процес без използването на окислител, количеството на обработка е голямо, остатъчното количество корозивни вещества е малко, електролитът може да бъде рециклиран след реакцията, количеството киселина се намалява, разходите се спестяват, замърсяването на околната среда е намалено, повредата на оборудването е ниска и експлоатационният живот се удължава. През последните години електрохимичният метод постепенно се превърна в предпочитания метод за получаване на експандиран графит чрез много предприятия с много предимства.
Методът на газофазова дифузия е да се произведе разширяващ се графит чрез контакт на интеркалатора с графит в газообразна форма и интеркалираща реакция. Обикновено графитът и вложката се поставят в двата края на топлоустойчивия стъклен реактор и вакуумът се изпомпва и запечатан, така че е известен също като двукамерен метод. Този метод често се използва за синтезиране на халогенид -EG и алкален метал -EG в промишлеността.
Предимства: структурата и редът на реактора могат да се контролират и реагентите и продуктите могат лесно да се разделят.
Недостатъци: реакционното устройство е по-сложно, операцията е по-трудна, така че изходът е ограничен и реакцията трябва да се проведе при условия на висока температура, времето е по-дълго и условията на реакцията са много високи, средата за подготовка трябва да бъде вакуум, така че производствените разходи са сравнително високи, не са подходящи за широкомащабни производствени приложения.
Методът на смесената течна фаза е директно смесване на вмъкнатия материал с графит, под защитата на мобилността на инертен газ или уплътнителна система за реакция на нагряване, за да се подготви разширяващ се графит. Обикновено се използва за синтеза на интерламинарни съединения на алкални метали и графит (GIC).
Предимства: Реакционният процес е прост, скоростта на реакцията е бърза, чрез промяна на съотношението на графитните суровини и вложки може да се достигне определена структура и състав на разширяващ се графит, по-подходящ за масово производство.
Недостатъци: Формираният продукт е нестабилен, трудно е да се справим със свободното вмъкнато вещество, прикрепено към повърхността на GIC, и е трудно да се осигури консистенцията на графитните интерламеларни съединения при голям брой синтези.
Методът на топене е смесване на графит с интеркалиращ материал и нагряване за получаване на разширяващ се графит. Въз основа на факта, че евтектичните компоненти могат да понижат точката на топене на системата (под точката на топене на всеки компонент), това е метод за получаване на трикомпонентни или многокомпонентни GIC чрез вмъкване на две или повече вещества (които трябва да могат да образуват система от разтопена сол) между графитни слоеве едновременно. Обикновено се използва при получаването на метални хлориди - GIC.
Предимства: Синтезният продукт има добра стабилност, лесен за измиване, просто реакционно устройство, ниска реакционна температура, кратко време, подходящ за широкомащабно производство.
Недостатъци: трудно е да се контролира структурата на поръчката и състава на продукта в реакционния процес и е трудно да се осигури последователност на структурата на поръчката и състава на продукта при масов синтез.
Методът под налягане е смесване на графитна матрица с прах от алкалоземен и редкоземен метал и реагиране за получаване на M-GICS при условия на налягане.
Недостатъци: Само когато налягането на парите на метала надвиши определен праг, реакцията на вмъкване може да се извърши; Въпреки това, температурата е твърде висока, лесно е да се накара металът и графитът да образуват карбиди, отрицателна реакция, така че реакционната температура трябва да се регулира в определен диапазон. Температурата на вкарване на редкоземни метали е много висока, така че трябва да се приложи налягане намалете реакционната температура. Този метод е подходящ за получаване на метални GICS с ниска точка на топене, но устройството е сложно и изискванията за работа са строги, така че рядко се използва сега.
Експлозивният метод обикновено използва графит и експандиращ агент като KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O пиропироси или смеси, приготвени, когато се нагрява, графитът едновременно ще окислява и интеркалира реакция на камбиево съединение, което след това е разширява се по "експлозивен" начин, като по този начин се получава експандиран графит. Когато метална сол се използва като експандиран агент, продуктът е по-сложен, който съдържа не само експандиран графит, но и метал.
