Kaedah pengoksidaan kimia ialah kaedah tradisional untuk menyediakan grafit yang boleh dikembangkan. Dalam kaedah ini, grafit serpihan semulajadi dicampur dengan agen pengoksida dan interkalasi yang sesuai, dikawal pada suhu tertentu, sentiasa dikacau, dan dibasuh, ditapis dan dikeringkan untuk mendapatkan grafit yang boleh dikembangkan. Kaedah pengoksidaan kimia telah menjadi kaedah yang agak matang dalam industri dengan kelebihan peralatan mudah, operasi mudah dan kos rendah.
Langkah-langkah proses pengoksidaan kimia termasuk pengoksidaan dan interkalasi. Pengoksidaan grafit adalah syarat asas untuk pembentukan grafit yang boleh dikembangkan, kerana sama ada tindak balas interkalasi boleh berjalan dengan lancar bergantung pada tahap pembukaan antara lapisan grafit. Dan grafit semula jadi di bilik suhu mempunyai kestabilan yang sangat baik dan rintangan asid dan alkali, jadi ia tidak bertindak balas dengan asid dan alkali, oleh itu, penambahan oksida telah menjadi komponen utama yang diperlukan dalam pengoksidaan kimia.
Terdapat banyak jenis oksidan, oksidan yang digunakan secara amnya adalah oksida pepejal (seperti kalium permanganat, kalium dikromat, kromium trioksida, kalium klorat, dll.), Juga boleh menjadi pengoksidaan cecair pengoksida (seperti hidrogen peroksida, asid nitrik, dll.). ). Ia didapati dalam beberapa tahun kebelakangan ini bahawa kalium permanganat adalah oksidan utama yang digunakan dalam menyediakan grafit yang boleh dikembangkan.
Di bawah tindakan pengoksida, grafit teroksida dan makromolekul rangkaian neutral dalam lapisan grafit menjadi makromolekul satah dengan cas positif. Disebabkan oleh kesan tolakan cas positif yang sama, jarak antara lapisan grafit meningkat, yang menyediakan saluran dan ruang untuk interkalator memasuki lapisan grafit dengan lancar. Dalam proses penyediaan grafit yang boleh dikembangkan, agen interkalasi adalah terutamanya asid. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penyelidik terutamanya menggunakan asid sulfurik, asid nitrik, asid fosforik, asid perklorik, asid campuran dan asid asetik glasier.
Kaedah elektrokimia adalah dalam arus malar, dengan larutan akueus sisipan sebagai bahan elektrolit, grafit dan logam (bahan keluli tahan karat, plat platinum, plat plumbum, plat titanium, dll.) membentuk anod komposit, bahan logam dimasukkan ke dalam elektrolit sebagai katod, membentuk gelung tertutup; Atau grafit terampai dalam elektrolit, dalam elektrolit pada masa yang sama dimasukkan ke dalam plat negatif dan positif, melalui dua elektrod adalah kaedah bertenaga, pengoksidaan anodik. Permukaan grafit teroksida kepada karbokation. Pada masa yang sama, di bawah tindakan gabungan tarikan elektrostatik dan resapan perbezaan kepekatan, ion asid atau ion interkalant polar lain tertanam di antara lapisan grafit untuk membentuk grafit yang boleh dikembangkan.
Berbanding dengan kaedah pengoksidaan kimia, kaedah elektrokimia untuk penyediaan grafit yang boleh dikembangkan dalam keseluruhan proses tanpa menggunakan pengoksida, jumlah rawatan adalah besar, jumlah sisa bahan menghakis adalah kecil, elektrolit boleh dikitar semula selepas tindak balas, jumlah asid dikurangkan, kos dijimatkan, pencemaran alam sekitar dikurangkan, kerosakan pada peralatan adalah rendah, dan hayat perkhidmatan dilanjutkan. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kaedah elektrokimia secara beransur-ansur menjadi kaedah pilihan untuk menyediakan grafit yang boleh dikembangkan dengan banyak perusahaan dengan banyak kelebihan.
Kaedah resapan fasa gas adalah untuk menghasilkan grafit yang boleh dikembangkan dengan menghubungi interkalator dengan grafit dalam bentuk gas dan tindak balas interkalasi. Secara amnya, grafit dan sisipan diletakkan pada kedua-dua hujung reaktor kaca tahan haba, dan vakum dipam dan dimeterai, jadi ia juga dikenali sebagai kaedah dua ruang.Kaedah ini sering digunakan untuk mensintesis halida -EG dan logam alkali -EG dalam industri.
Kelebihan: struktur dan susunan reaktor boleh dikawal, dan bahan tindak balas dan produk boleh diasingkan dengan mudah.
Kelemahan: peranti tindak balas adalah lebih kompleks, operasi lebih sukar, jadi output adalah terhad, dan tindak balas yang akan dijalankan di bawah keadaan suhu tinggi, masa lebih lama, dan keadaan tindak balas sangat tinggi, persekitaran penyediaan mesti menjadi vakum, jadi kos pengeluaran agak tinggi, tidak sesuai untuk aplikasi pengeluaran berskala besar.
Kaedah fasa cecair campuran adalah untuk terus mencampurkan bahan yang dimasukkan dengan grafit, di bawah perlindungan mobiliti gas lengai atau sistem pengedap untuk tindak balas pemanasan untuk menyediakan grafit yang boleh dikembangkan. Ia biasanya digunakan untuk sintesis sebatian interlaminar logam-grafit alkali (GICs).
Kelebihan: Proses tindak balas adalah mudah, kelajuan tindak balas adalah cepat, dengan menukar nisbah bahan mentah grafit dan sisipan boleh mencapai struktur tertentu dan komposisi grafit yang boleh dikembangkan, lebih sesuai untuk pengeluaran besar-besaran.
Kelemahan: Produk yang terbentuk tidak stabil, sukar untuk menangani bahan yang dimasukkan bebas yang melekat pada permukaan GIC, dan sukar untuk memastikan konsistensi sebatian interlamellar grafit apabila sejumlah besar sintesis.
Kaedah lebur adalah untuk mencampurkan grafit dengan bahan interkalasi dan haba untuk menyediakan grafit yang boleh dikembangkan. Berdasarkan fakta bahawa komponen eutektik boleh menurunkan takat lebur sistem (di bawah takat lebur setiap komponen), ia adalah kaedah untuk penyediaan GIC terner atau multikomponen dengan memasukkan dua atau lebih bahan (yang mesti boleh membentuk sistem garam cair) di antara lapisan grafit secara serentak.Secara amnya digunakan dalam penyediaan klorida logam - GIC.
Kelebihan: Produk sintesis mempunyai kestabilan yang baik, mudah dicuci, peranti tindak balas yang mudah, suhu tindak balas yang rendah, masa yang singkat, sesuai untuk pengeluaran berskala besar.
Kelemahan: sukar untuk mengawal struktur pesanan dan komposisi produk dalam proses tindak balas, dan sukar untuk memastikan konsistensi struktur pesanan dan komposisi produk dalam sintesis massa.
Kaedah bertekanan adalah untuk mencampurkan matriks grafit dengan logam alkali tanah dan serbuk logam nadir bumi dan bertindak balas untuk menghasilkan M-GICS dalam keadaan bertekanan.
Kelemahan: Hanya apabila tekanan wap logam melebihi ambang tertentu, tindak balas pemasukan boleh dijalankan; Walau bagaimanapun, suhu terlalu tinggi, mudah menyebabkan logam dan grafit membentuk karbida, tindak balas negatif, jadi suhu tindak balas mesti dikawal dalam julat tertentu. Suhu sisipan logam nadir bumi adalah sangat tinggi, jadi tekanan mesti digunakan untuk mengurangkan suhu tindak balas.Kaedah ini sesuai untuk penyediaan logam-GICS dengan takat lebur yang rendah, tetapi peranti ini rumit dan keperluan operasi adalah ketat, jadi ia jarang digunakan sekarang.
Kaedah letupan secara amnya menggunakan grafit dan agen pengembangan seperti KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O pyropyros atau campuran yang disediakan, apabila ia dipanaskan, grafit akan secara serentak pengoksidaan dan tindak balas interkalasi sebatian kambium, yang kemudiannya berkembang dengan cara "meletup", dengan itu mendapat grafit berkembang.Apabila garam logam digunakan sebagai agen pengembangan, produknya lebih kompleks, yang bukan sahaja mempunyai grafit yang berkembang, tetapi juga logam.
