Kimyasal oksidasyon yöntemi, genleşebilir grafit hazırlamak için geleneksel bir yöntemdir. Bu yöntemde doğal pul grafit, uygun oksidan ve interkalasyon maddesi ile karıştırılarak belirli bir sıcaklıkta kontrol edilir, sürekli karıştırılır ve genleşebilir grafit elde etmek için yıkanır, süzülür ve kurutulur. Kimyasal oksidasyon yöntemi, basit ekipman, uygun çalışma ve düşük maliyet avantajlarıyla endüstride nispeten olgun bir yöntem haline gelmiştir.
Kimyasal oksidasyonun işlem adımları oksidasyon ve interkalasyonu içerir. Grafitin oksidasyonu, genleşebilir grafit oluşumunun temel koşuludur, çünkü interkalasyon reaksiyonunun sorunsuz ilerleyip ilemeyeceği grafit katmanları arasındaki açılma derecesine bağlıdır. Ve odadaki doğal grafit Sıcaklık mükemmel stabiliteye ve asit ve alkali direncine sahiptir, bu nedenle asit ve alkali ile reaksiyona girmez, bu nedenle oksidan ilavesi kimyasal oksidasyonda gerekli bir anahtar bileşen haline gelmiştir.
Birçok çeşit oksidan vardır, genellikle kullanılan oksidanlar katı oksidanlardır (potasyum permanganat, potasyum dikromat, krom trioksit, potasyum klorat vb. gibi), ayrıca bazı oksitleyici sıvı oksidanlar da olabilir (hidrojen peroksit, nitrik asit vb.). ). Son yıllarda genleşebilir grafit hazırlanmasında kullanılan ana oksidantın potasyum permanganat olduğu bulunmuştur.
Oksitleyicinin etkisi altında grafit oksitlenir ve grafit tabakasındaki nötr ağ makromolekülleri, pozitif yüklü düzlemsel makromoleküller haline gelir. Aynı pozitif yükün itici etkisi nedeniyle grafit katmanları arasındaki mesafe artar, bu da interkalatörün grafit katmanına sorunsuz bir şekilde girebilmesi için bir kanal ve boşluk sağlar. Genişletilebilir grafitin hazırlanma sürecinde ara katkı maddesi esas olarak asittir. Son yıllarda araştırmacılar ağırlıklı olarak sülfürik asit, nitrik asit, fosforik asit, perklorik asit, karışık asit ve buzlu asetik asit kullanmaktadır.
Elektrokimyasal yöntem, elektrolit, grafit ve metal malzemeler (paslanmaz çelik malzeme, platin plaka, kurşun plaka, titanyum plaka vb.) kompozit bir anot oluşturduğundan, ek parçanın sulu çözeltisi ile sabit bir akımdadır, metal malzemeler içine yerleştirilir. kapalı bir döngü oluşturan katot olarak elektrolit; Veya elektrolit içinde asılı duran grafit, elektrolit içinde aynı anda negatif ve pozitif plakaya yerleştirilir, iki elektrot aracılığıyla anodik oksidasyon yöntemiyle enerji verilir. Grafitin yüzeyi karbokatyona oksitlenir. Aynı zamanda, elektrostatik çekim ve konsantrasyon farkı difüzyonunun birleşik etkisi altında, asit iyonları veya diğer polar ara katkı iyonları, genleşebilir grafit oluşturmak üzere grafit katmanları arasına gömülür.
Kimyasal oksidasyon yöntemiyle karşılaştırıldığında, tüm süreçte oksidant kullanılmadan genleşebilir grafit hazırlamak için elektrokimyasal yöntem, tedavi miktarı büyük, aşındırıcı maddelerin kalıntı miktarı azdır, elektrolit reaksiyondan sonra geri dönüştürülebilir, asit miktarı azalır, maliyetten tasarruf edilir, çevre kirliliği azalır, ekipmana verilen zarar azalır ve servis ömrü uzar. Son yıllarda elektrokimyasal yöntem, genleşebilir grafit hazırlamak için giderek tercih edilen yöntem haline geldi. birçok avantaja sahip birçok işletme.
Gaz fazı difüzyon yöntemi, interkalatörün gaz halindeki grafit ile temas ettirilmesi ve interkalasyon reaksiyonu yoluyla genleşebilir grafit üretmektir. Genel olarak, grafit ve ek parça, ısıya dayanıklı cam reaktörün her iki ucuna yerleştirilir ve vakum pompalanır ve mühürlü olduğundan iki odacıklı yöntem olarak da bilinir. Bu yöntem genellikle endüstride halojenür -EG ve alkali metal -EG'yi sentezlemek için kullanılır.
Avantajları: Reaktörün yapısı ve düzeni kontrol edilebilir, reaktanlar ve ürünler kolaylıkla ayrılabilir.
Dezavantajları: Reaksiyon cihazı daha karmaşıktır, işlem daha zordur, bu nedenle çıktı sınırlıdır ve reaksiyon yüksek sıcaklık koşullarında gerçekleştirilir, süre daha uzundur ve reaksiyon koşulları çok yüksektir, hazırlama ortamının gerekli olması gerekir. vakumlu olduğundan üretim maliyeti nispeten yüksektir ve büyük ölçekli üretim uygulamaları için uygun değildir.
Karışık sıvı faz yöntemi, genleşebilir grafit hazırlamak için inert gazın hareketliliğinin veya ısıtma reaksiyonu için sızdırmazlık sisteminin koruması altında eklenen malzemeyi grafit ile doğrudan karıştırmaktır. Alkali metal-grafit interlaminar bileşiklerin (GIC'ler) sentezi için yaygın olarak kullanılır.
Avantajları: Reaksiyon süreci basittir, reaksiyon hızı hızlıdır, grafit hammaddelerinin ve kesici uçların oranını değiştirerek seri üretim için daha uygun olan belirli bir genleşebilir grafit yapısına ve bileşimine ulaşabilirsiniz.
Dezavantajları: Oluşan ürün kararsızdır, GIC'lerin yüzeyine yapışan serbest eklenen maddeyle baş etmek zordur ve çok sayıda sentez yapıldığında grafit interlamellar bileşiklerinin tutarlılığını sağlamak zordur.
Eritme yöntemi, genleşebilir grafit hazırlamak için grafitin ara madde ile karıştırılması ve ısıtılmasıdır. Ötektik bileşenlerin sistemin erime noktasını (her bileşenin erime noktasının altına) düşürebileceği gerçeğine dayanarak, grafitin hazırlanmasına yönelik bir yöntemdir. Grafit katmanları arasına aynı anda iki veya daha fazla maddenin (erimiş tuz sistemi oluşturabilmesi gereken) eklenmesiyle üçlü veya çok bileşenli GIC'ler. Genellikle metal klorürlerin - GIC'lerin hazırlanmasında kullanılır.
Avantajları: Sentez ürünü iyi bir stabiliteye sahiptir, yıkanması kolaydır, basit reaksiyon cihazı, düşük reaksiyon sıcaklığı, kısa süre, büyük ölçekli üretime uygundur.
Dezavantajları: Reaksiyon prosesinde ürünün düzen yapısını ve bileşimini kontrol etmek zordur ve kütle sentezinde ürünün düzen yapısı ve bileşiminin tutarlılığını sağlamak zordur.
Basınçlı yöntem, grafit matrisini alkali toprak metali ve nadir toprak metal tozuyla karıştırmak ve basınçlı koşullar altında M-GICS üretmek üzere reaksiyona girmektir.
Dezavantajları: Yalnızca metalin buhar basıncı belirli bir eşiği aştığında ekleme reaksiyonu gerçekleştirilebilir; Bununla birlikte, sıcaklık çok yüksektir, metal ve grafitin karbür oluşturması kolaydır, negatif reaksiyona neden olur, bu nedenle reaksiyon sıcaklığı belirli bir aralıkta düzenlenmelidir. Nadir toprak metallerinin ekleme sıcaklığı çok yüksektir, bu nedenle basınç uygulanmalıdır. reaksiyon sıcaklığını düşürün. Bu yöntem, düşük erime noktasına sahip metal-GICS'nin hazırlanması için uygundur, ancak cihaz karmaşıktır ve çalışma gereksinimleri katıdır, bu nedenle artık nadiren kullanılmaktadır.
Patlayıcı yöntem genellikle grafit ve KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O piropiros veya hazırlanan karışımlar gibi genleşme ajanlarını kullanır, ısıtıldığında grafit aynı anda oksidasyon ve interkalasyon reaksiyonu kambiyum bileşiğine dönüşür; "patlayıcı" bir şekilde genişledi, böylece genleşmiş grafit elde edildi. Genleşme maddesi olarak metal tuzu kullanıldığında, ürün daha karmaşık hale gelir ve yalnızca genleşmiş grafit değil aynı zamanda metal de içerir.
