Kemiallinen hapetusmenetelmä on perinteinen menetelmä paisutettavan grafiitin valmistamiseksi. Tässä menetelmässä luonnollinen hiutalegrafiitti sekoitetaan sopivan hapettimen ja interkalointiaineen kanssa, säädetään tietyssä lämpötilassa, sekoitetaan jatkuvasti ja pestään, suodatetaan ja kuivataan laajenevan grafiitin saamiseksi. Kemiallisesta hapetusmenetelmästä on tullut suhteellisen kypsä menetelmä teollisuudessa, ja sen edut ovat yksinkertaiset laitteet, kätevä käyttö ja alhaiset kustannukset.
Kemiallisen hapetuksen prosessivaiheet sisältävät hapettumisen ja interkalaation. Lämpötila on erinomainen stabiilisuus ja happo- ja emäskestävyys, joten se ei reagoi happojen ja emästen kanssa, joten hapettimen lisäämisestä on tullut välttämätön kemiallisen hapetuksen avainkomponentti.
Hapettimia on monenlaisia, yleisesti käytetyt hapettimet ovat kiinteitä hapettimia (kuten kaliumpermanganaatti, kaliumdikromaatti, kromitrioksidi, kaliumkloraatti jne.), Voivat olla myös joitain hapettavia nestemäisiä hapettimia (kuten vetyperoksidi, typpihappo jne.). ). Viime vuosina on havaittu, että kaliumpermanganaatti on tärkein hapettava aine paisutettavan grafiitin valmistuksessa.
Hapettimen vaikutuksesta grafiitti hapetetaan ja grafiittikerroksen neutraaleista verkkomakromolekyyleistä tulee tasomaisia makromolekyylejä positiivisella varauksella. Saman positiivisen varauksen vastenmielisen vaikutuksen vuoksi grafiittikerrosten välinen etäisyys kasvaa, mikä tarjoaa kanavan ja tilan interkalaattorille päästäkseen grafiittikerrokseen tasaisesti. Paisutettavan grafiitin valmistusprosessissa interkalatoiva aine on pääasiassa happoa. Viime vuosina tutkijat ovat käyttäneet pääasiassa rikkihappoa, typpihappoa, fosforihappoa, perkloorihappoa, happoseosta ja jääetikkaa.
Sähkökemiallinen menetelmä on vakiovirrassa, jolloin insertin vesiliuos on elektrolyytti, grafiitti ja metallimateriaalit (ruostumaton teräs, platinalevy, lyijylevy, titaanilevy jne.) Muodostavat komposiittianodin, metallimateriaalit elektrolyytti katodina, muodostaen suljetun silmukan; Tai grafiitti, joka on suspendoitu elektrolyyttiin, elektrolyyttiin, joka on samanaikaisesti työnnetty negatiiviseen ja positiiviseen levyyn, kahden elektrodin kautta on jännitteinen menetelmä, anodinen hapetus. Grafiitin pinta hapetetaan karbokationiksi. Samaan aikaan sähköstaattisen vetovoiman ja konsentraatioeron diffuusion yhteisvaikutuksessa happo -ionit tai muut polaariset interkalantti -ionit upotetaan grafiittikerrosten väliin laajenevan grafiitin muodostamiseksi.
Verrattuna kemialliseen hapetusmenetelmään, sähkökemiallinen menetelmä laajentuvan grafiitin valmistamiseksi koko prosessissa ilman hapettinta, käsittelymäärä on suuri, syövyttävien aineiden jäännösmäärä on pieni, elektrolyytti voidaan kierrättää reaktion jälkeen, hapon määrä vähenee, kustannukset säästyvät, ympäristön pilaantuminen vähenee, laitteistovauriot ovat pieniä ja käyttöikää pidennetään. viime vuosina sähkökemiallisesta menetelmästä on vähitellen tullut ensisijainen menetelmä laajennettavan grafiitin monia yrityksiä, joilla on monia etuja.
Kaasufaasidiffuusiomenetelmä on tuottaa laajenevaa grafiittia saattamalla kosketin interkalaattorin kaasumaiseen grafiittiin ja interkaloitumisreaktioon. Yleensä grafiitti ja insertti sijoitetaan kuumuutta kestävän lasireaktorin molempiin päihin ja tyhjiö pumpataan ja suljettu, joten sitä kutsutaan myös kaksikammioiseksi menetelmäksi.Tätä menetelmää käytetään usein syntetisoimaan halogenidi -EG ja alkalimetalli -EG teollisuudessa.
Edut: reaktorin rakennetta ja järjestystä voidaan hallita, ja reagenssit ja tuotteet voidaan erottaa helposti.
Haitat: reaktiolaite on monimutkaisempi, toiminta on vaikeampaa, joten teho on rajallinen ja reaktio suoritetaan korkeissa lämpötiloissa, aika on pidempi ja reaktio -olosuhteet ovat erittäin korkeat, valmistusympäristön on oltava olla tyhjiö, joten tuotantokustannukset ovat suhteellisen korkeat, eivät sovellu laajamittaisiin tuotantosovelluksiin.
Sekoitetun nestefaasimenetelmän tarkoituksena on sekoittaa lisätty materiaali suoraan grafiittiin inertin kaasun liikkuvuuden suojelemiseksi tai tiivistysjärjestelmä lämmitysreaktiota varten laajentuvan grafiitin valmistamiseksi. Sitä käytetään yleisesti alkalimetalli-grafiitti-laminaaristen yhdisteiden (GIC) synteesiin.
Edut: Reaktioprosessi on yksinkertainen, reaktionopeus on nopea, muuttamalla grafiittiraaka -aineiden ja inserttien suhdetta voi saavuttaa tietyn laajentuvan grafiitin rakenteen ja koostumuksen, joka soveltuu paremmin massatuotantoon.
Haitat: Muodostunut tuote on epävakaa, sitä on vaikea käsitellä vapaasti lisätyn aineen kanssa, joka on kiinnitetty GIC: ien pintaan, ja on vaikea varmistaa grafiittilamellien välisten yhdisteiden sakeus, kun suuri määrä synteesiä.
Sulatusmenetelmä on sekoittaa grafiitti interkaloituvan materiaalin ja lämmön kanssa paisutettavan grafiitin valmistamiseksi. Koska eutektiset komponentit voivat alentaa järjestelmän sulamispistettä (kunkin komponentin sulamispisteen alapuolella), se on menetelmä kolmi- tai monikomponenttisia GIC -yhdisteitä lisäämällä grafiittikerrosten väliin samanaikaisesti kaksi tai useampia aineita (joiden on kyettävä muodostamaan sulatettu suolajärjestelmä).
Edut: Synteesituotteella on hyvä stabiilisuus, helppo pestä, yksinkertainen reaktiolaite, alhainen reaktiolämpötila, lyhyt aika, sopii laajamittaiseen tuotantoon.
Haitat: tuotteen tilausrakennetta ja koostumusta on vaikea hallita reaktioprosessissa, ja on vaikea varmistaa tuotteen tilausrakenteen ja koostumuksen johdonmukaisuus massasynteesissä.
Paineistettu menetelmä on sekoittaa grafiittimatriisi maa-alkalimetallin ja harvinaisten maametallien jauheeseen ja reagoida M-GICS: n tuottamiseksi paineistetuissa olosuhteissa.
Haitat: Lisäysreaktio voidaan suorittaa vain, kun metallin höyrynpaine ylittää tietyn kynnyksen; Kuitenkin lämpötila on liian korkea, helppo aiheuttaa metallin ja grafiitin muodostumista karbideiksi, negatiivinen reaktio, joten reaktiolämpötilaa on säädettävä tietyllä alueella. Tämä menetelmä sopii alhaisen sulamispisteen omaavien metalli-GICS-materiaalien valmistukseen, mutta laite on monimutkainen ja käyttövaatimukset ovat tiukat, joten sitä käytetään harvoin nyt.
Räjähdysmenetelmässä käytetään yleensä grafiittia ja paisunta -ainetta, kuten KClO4, Mg (ClO4) 2 · nH2O, Zn (NO3) 2 · nH2O -pyropyroja tai valmistettuja seoksia, kun sitä kuumennetaan, grafiitti hapettaa ja interkaloituu samanaikaisesti kambiumyhdisteen kanssa. laajennettiin "räjähtävällä" tavalla, jolloin saatiin laajennettua grafiittia. Kun paisutusaineena käytetään metallisuolaa, tuote on monimutkaisempi, eikä siinä ole pelkästään paisutettua grafiittia, vaan myös metallia.
