Ang pamamaraan ng oksihenasyon ng kemikal ay isang tradisyonal na pamamaraan para sa paghahanda ng napapalawak na grapayt. Sa pamamaraang ito, ang natural na flake graphite ay hinahalo sa naaangkop na oxidant at intercalating agent, kinokontrol sa isang tiyak na temperatura, patuloy na hinahalo, at hinugasan, sinala at pinatuyo upang makakuha ng napapalawak na grapayt. Ang pamamaraan ng oksihenasyon ng kemikal ay naging isang medyo mature na pamamaraan sa industriya na may mga pakinabang ng simpleng kagamitan, maginhawang operasyon at mababang gastos.
Ang mga hakbang sa proseso ng chemical oxidation ay kinabibilangan ng oxidation at intercalation. Ang temperatura ay may mahusay na katatagan at acid at alkali resistance, kaya hindi ito tumutugon sa acid at alkali, samakatuwid, ang pagdaragdag ng oxidant ay naging isang kinakailangang pangunahing bahagi sa kemikal na oksihenasyon.
Mayroong maraming mga uri ng mga oxidant, karaniwang ginagamit na mga oxidant ay solid oxidants (tulad ng potassium permanganate, potassium dichromate, chromium trioxide, potassium chlorate, atbp.), Maaari ding ilang oxidizing liquid oxidants (tulad ng hydrogen peroxide, nitric acid, atbp. ). Natagpuan sa mga nakaraang taon na ang potassium permanganate ay ang pangunahing oxidant na ginagamit sa paghahanda ng napapalawak na grapayt.
Sa ilalim ng pagkilos ng oxidizer, ang graphite ay na-oxidized at ang neutral na network macromolecules sa graphite layer ay nagiging planar macromolecules na may positibong singil. Dahil sa nakakasuklam na epekto ng parehong positibong singil, ang distansya sa pagitan ng mga layer ng graphite ay tumataas, na nagbibigay ng isang channel at espasyo para sa intercalator upang makapasok nang maayos sa layer ng graphite. Sa proseso ng paghahanda ng napapalawak na grapayt, ang intercalating agent ay pangunahing acid. Sa mga nagdaang taon, pangunahing ginagamit ng mga mananaliksik ang sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, perchloric acid, mixed acid at glacial acetic acid.
Ang electrochemical method ay nasa pare-parehong kasalukuyang, na may tubig na solusyon ng insert bilang ang electrolyte, graphite at metal na materyales (stainless steel material, platinum plate, lead plate, titanium plate, atbp.) ay bumubuo ng isang composite anode, mga metal na materyales na ipinasok sa electrolyte bilang katod, na bumubuo ng isang closed loop; O ang grapayt nasuspinde sa electrolyte, sa electrolyte sa parehong oras na ipinasok sa negatibo at positibong plato, sa pamamagitan ng dalawang electrodes ay energized paraan, anodic oksihenasyon. Ang ibabaw ng grapayt ay na-oxidized sa carbocation. Kasabay nito, sa ilalim ng pinagsamang pagkilos ng electrostatic attraction at pagsasabog ng pagkakaiba sa konsentrasyon, ang mga acid ions o iba pang mga polar intercalant ions ay naka-embed sa pagitan ng mga layer ng grapayt upang bumuo ng napapalawak na grapayt.
Kung ikukumpara sa paraan ng oksihenasyon ng kemikal, ang paraan ng electrochemical para sa paghahanda ng expansable graphite sa buong proseso nang walang paggamit ng oxidant, ang halaga ng paggamot ay malaki, ang natitirang halaga ng mga kinakaing unti-unti na sangkap ay maliit, ang electrolyte ay maaaring i-recycle pagkatapos ng reaksyon, ang halaga ng acid ay nabawasan, ang gastos ay natipid, ang polusyon sa kapaligiran ay nabawasan, ang pinsala sa kagamitan ay mababa, at ang buhay ng serbisyo ay pinahaba. Sa mga nagdaang taon, ang electrochemical method ay unti-unting naging ginustong paraan para sa paghahanda ng napapalawak na grapayt sa pamamagitan ng maraming mga negosyo na may maraming mga pakinabang.
Ang gas-phase diffusion method ay upang makabuo ng napapalawak na graphite sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa intercalator na may graphite sa gaseous form at intercalating reaction. Sa pangkalahatan, ang graphite at ang insert ay inilalagay sa magkabilang dulo ng heat-resistant glass reactor, at ang vacuum ay pumped at selyadong, kaya ito ay kilala rin bilang ang dalawang silid na pamamaraan. Ang pamamaraang ito ay kadalasang ginagamit upang synthesize ang halide -EG at alkali metal -EG sa industriya.
Mga kalamangan: ang istraktura at pagkakasunud-sunod ng reactor ay maaaring kontrolin, at ang mga reactant at mga produkto ay madaling paghiwalayin.
Mga disadvantages: ang aparato ng reaksyon ay mas kumplikado, ang operasyon ay mas mahirap, kaya ang output ay limitado, at ang reaksyon na isasagawa sa ilalim ng mataas na mga kondisyon ng temperatura, ang oras ay mas mahaba, at ang mga kondisyon ng reaksyon ay napakataas, ang kapaligiran ng paghahanda ay dapat maging vacuum, kaya ang gastos sa produksyon ay medyo mataas, hindi angkop para sa malakihang mga aplikasyon ng produksyon.
Ang mixed liquid phase na paraan ay direktang paghaluin ang ipinasok na materyal na may grapayt, sa ilalim ng proteksyon ng mobility ng inert gas o sealing system para sa heating reaction upang maghanda ng napapalawak na grapayt. Ito ay karaniwang ginagamit para sa synthesis ng alkali metal-graphite interlaminar compounds (GICs).
Mga Bentahe: Ang proseso ng reaksyon ay simple, ang bilis ng reaksyon ay mabilis, sa pamamagitan ng pagbabago ng ratio ng grapayt raw na materyales at pagsingit ay maaaring maabot ang isang tiyak na istraktura at komposisyon ng napapalawak na grapayt, mas angkop para sa mass production.
Mga disadvantages: Ang nabuo na produkto ay hindi matatag, mahirap harapin ang libreng nakapasok na sangkap na nakakabit sa ibabaw ng GICs, at mahirap matiyak ang pagkakapare-pareho ng mga graphite interlamellar compound kapag ang isang malaking bilang ng synthesis.
Ang paraan ng pagkatunaw ay ang paghaluin ang grapayt na may intercalating na materyal at init upang maghanda ng napapalawak na grapayt.Batay sa katotohanan na ang mga eutectic na bahagi ay maaaring magpababa ng punto ng pagkatunaw ng system (sa ibaba ng punto ng pagkatunaw ng bawat bahagi), ito ay isang paraan para sa paghahanda ng ternary o multicomponent GICs sa pamamagitan ng pagpasok ng dalawa o higit pang substance (na dapat makabuo ng molten salt system) sa pagitan ng graphite layers nang sabay-sabay.Karaniwang ginagamit sa paghahanda ng metal chlorides - GICs.
Mga Bentahe: Ang produkto ng synthesis ay may mahusay na katatagan, madaling hugasan, simpleng aparato ng reaksyon, mababang temperatura ng reaksyon, maikling oras, na angkop para sa malakihang produksyon.
Mga disadvantages: mahirap kontrolin ang istraktura ng pagkakasunud-sunod at komposisyon ng produkto sa proseso ng reaksyon, at mahirap tiyakin ang pagkakapare-pareho ng istraktura ng pagkakasunud-sunod at komposisyon ng produkto sa mass synthesis.
Ang naka-pressure na paraan ay ang paghaluin ang graphite matrix sa alkaline earth metal at rare earth metal powder at mag-react upang makagawa ng M-GICS sa ilalim ng mga kondisyong may presyon.
Mga disadvantages: Tanging kapag ang presyon ng singaw ng metal ay lumampas sa isang tiyak na threshold, ang reaksyon ng pagpapasok ay maaaring isagawa; Gayunpaman, ang temperatura ay masyadong mataas, madaling maging sanhi ng metal at grapayt upang bumuo ng mga carbides, negatibong reaksyon, kaya ang temperatura ng reaksyon ay dapat na regulated sa isang tiyak na hanay. bawasan ang temperatura ng reaksyon.Ang pamamaraang ito ay angkop para sa paghahanda ng metal-GICS na may mababang punto ng pagkatunaw, ngunit ang aparato ay kumplikado at ang mga kinakailangan sa operasyon ay mahigpit, kaya bihira itong ginagamit ngayon.
Ang paraan ng pagsabog sa pangkalahatan ay gumagamit ng grapayt at ahente ng pagpapalawak tulad ng KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O pyropyros o mga mixture na inihanda, kapag ito ay pinainit, ang grapayt ay sabay-sabay na oksihenasyon at intercalation reaction na cambium compound, na pagkatapos ay pinalawak sa isang "paputok" na paraan, kaya nakakakuha ng pinalawak na grapayt.Kapag ginamit ang metal na asin bilang ahente ng pagpapalawak, ang produkto ay mas kumplikado, na hindi lamang may pinalawak na grapayt, kundi pati na rin ang metal.
