Metoda de oxidare chimică este o metodă tradițională de preparare a grafitului expandabil. În această metodă, grafitul natural în fulgi este amestecat cu oxidant și agent de intercalare adecvat, controlat la o anumită temperatură, agitat constant și spălat, filtrat și uscat pentru a obține grafit expandabil. Metoda de oxidare chimică a devenit o metodă relativ matură în industrie, cu avantajele unui echipament simplu, funcționare convenabilă și costuri reduse.
Etapele procesului de oxidare chimică includ oxidarea și intercalarea. Oxidarea grafitului este condiția de bază pentru formarea grafitului expandabil, deoarece reacția de intercalare poate decurge fără probleme depinde de gradul de deschidere dintre straturile de grafit. Și grafitul natural în cameră temperatura are o stabilitate excelentă și rezistență la acid și alcali, deci nu reacționează cu acid și alcali, prin urmare, adăugarea de oxidant a devenit o componentă cheie necesară în oxidarea chimică.
Există multe tipuri de oxidanți, oxidanții utilizați în general sunt oxidanți solizi (cum ar fi permanganat de potasiu, dicromat de potasiu, trioxid de crom, clorat de potasiu etc.), pot fi și unii oxidanți lichizi oxidanți (cum ar fi peroxid de hidrogen, acid azotic etc.). ). S-a constatat în ultimii ani că permanganatul de potasiu este principalul oxidant folosit la prepararea grafitului expandabil.
Sub acțiunea oxidantului, grafitul este oxidat și macromoleculele rețelei neutre din stratul de grafit devin macromolecule plane cu sarcină pozitivă. Datorită efectului respingător al aceleiași sarcini pozitive, distanța dintre straturile de grafit crește, ceea ce oferă un canal și spațiu pentru ca intercalatorul să intre fără probleme în stratul de grafit. În procesul de preparare a grafitului expandabil, agentul de intercalare este în principal acid. În ultimii ani, cercetătorii folosesc în principal acid sulfuric, acid azotic, acid fosforic, acid percloric, acid mixt și acid acetic glacial.
Metoda electrochimică este în curent constant, cu soluția apoasă a inserției, deoarece electrolitul, grafitul și materialele metalice (material din oțel inoxidabil, placă de platină, placă de plumb, placă de titan etc.) constituie un anod compozit, materialele metalice introduse în electrolit ca catod, formând o buclă închisă; Sau grafitul suspendat în electrolit, în electrolit introdus în același timp în placa negativă și pozitivă, prin cei doi electrozi sunt energizati metoda, oxidarea anodică. Suprafața grafitului este oxidată la carbocation. În același timp, sub acțiunea combinată a atracției electrostatice și a difuziei diferenței de concentrație, ionii acizi sau alți ioni polari intercalanți sunt încorporați între straturile de grafit pentru a forma grafit expandabil.
În comparație cu metoda de oxidare chimică, metoda electrochimică pentru prepararea grafitului expansibil în întregul proces fără utilizarea de oxidant, cantitatea de tratare este mare, cantitatea reziduală de substanțe corozive este mică, electrolitul poate fi reciclat după reacție, cantitatea de acid este redusă, costul este economisit, poluarea mediului este redusă, deteriorarea echipamentului este scăzută și durata de viață este prelungită. În ultimii ani, metoda electrochimică a devenit treptat metoda preferată pentru prepararea grafitului expandabil prin multe întreprinderi cu multe avantaje.
Metoda de difuzie în fază gazoasă este de a produce grafit expandabil prin contactarea intercalatorului cu grafitul în formă gazoasă și reacția de intercalare. În general, grafitul și insertul sunt plasate la ambele capete ale reactorului de sticlă termorezistentă, iar vidul este pompat și etanșat, deci este cunoscută și ca metoda cu două camere. Această metodă este adesea folosită pentru a sintetiza halogenuri -EG și metale alcaline -EG în industrie.
Avantaje: structura și ordinea reactorului pot fi controlate, iar reactanții și produșii pot fi separați cu ușurință.
Dezavantaje: dispozitivul de reacție este mai complex, operațiunea este mai dificilă, astfel încât rezultatul este limitat, iar reacția să fie efectuată în condiții de temperatură ridicată, timpul este mai lung, iar condițiile de reacție sunt foarte ridicate, mediul de preparare trebuie fi vid, astfel încât costul de producție este relativ mare, nu este potrivit pentru aplicații de producție pe scară largă.
Metoda fază lichidă mixtă este de a amesteca direct materialul introdus cu grafit, sub protecția mobilității gazului inert sau a sistemului de etanșare pentru reacția de încălzire pentru a prepara grafit expandabil. Este utilizat în mod obișnuit pentru sinteza compușilor interlaminari de metal alcalin-grafit (GIC).
Avantaje: Procesul de reacție este simplu, viteza de reacție este rapidă, prin modificarea raportului dintre materii prime și inserții de grafit se poate ajunge la o anumită structură și compoziție de grafit expandabil, mai potrivite pentru producția de masă.
Dezavantaje: Produsul format este instabil, este dificil să se ocupe de substanța inserată liberă atașată la suprafața GIC-urilor și este dificil să se asigure consistența compușilor interlamelari de grafit atunci când se sintetizează un număr mare.
Metoda de topire este de a amesteca grafitul cu material de intercalare și căldură pentru a prepara grafit expandabil. Pe baza faptului că componentele eutectice pot scădea punctul de topire al sistemului (sub punctul de topire al fiecărei componente), este o metodă de preparare a GIC-uri ternare sau multicomponente prin introducerea a două sau mai multe substanțe (care trebuie să poată forma un sistem de sare topită) între straturi de grafit simultan.Se utilizează în general la prepararea clorurilor metalice - GIC.
Avantaje: Produsul de sinteză are stabilitate bună, ușor de spălat, dispozitiv de reacție simplu, temperatură de reacție scăzută, timp scurt, potrivit pentru producția la scară largă.
Dezavantaje: este dificil de controlat structura de ordine și compoziția produsului în procesul de reacție și este dificil de asigurat consistența structurii de ordine și compoziția produsului în sinteza de masă.
Metoda presurizată este de a amesteca matricea de grafit cu metal alcalino-pământos și pulbere de metal pământos rare și de a reacționa pentru a produce M-GICS în condiții de presiune.
Dezavantaje: Numai când presiunea de vapori a metalului depășește un anumit prag, reacția de inserție poate fi efectuată; Cu toate acestea, temperatura este prea ridicată, ușor de cauzat metalului și grafitului să formeze carburi, reacție negativă, astfel încât temperatura de reacție trebuie să fie reglată într-un anumit interval. Temperatura de inserție a metalelor cu pământuri rare este foarte mare, așa că trebuie aplicată presiune asupra reduce temperatura de reacție. Această metodă este potrivită pentru prepararea metalului-GICS cu punct de topire scăzut, dar dispozitivul este complicat și cerințele de funcționare sunt stricte, așa că este rar utilizat acum.
Metoda explozivă utilizează, în general, grafit și agent de expansiune, cum ar fi KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O piropiros sau amestecuri preparate, atunci când este încălzit, grafitul va simultan oxidarea și reacția de intercalare compusul cambium, care este apoi expandat într-un mod „exploziv”, obținând astfel grafit expandat. Când sarea metalică este utilizată ca agent de expansiune, produsul este mai complex, care nu numai că are grafit expandat, ci și metal.
