Metoda kemijske oksidacije je tradicionalna metoda za pripremu ekspandirajućeg grafita. U ovoj metodi, prirodni grafit se miješa sa odgovarajućim oksidansom i sredstvom za interkaliranje, kontrolira se na određenoj temperaturi, stalno miješa i pere, filtrira i suši kako bi se dobio ekspandirajući grafit. Metoda kemijske oksidacije postala je relativno zrela metoda u industriji s prednostima jednostavne opreme, praktičnog rada i niske cijene.
Procesni koraci hemijske oksidacije uključuju oksidaciju i interkalaciju. Oksidacija grafita je osnovni uslov za formiranje ekspandirajućeg grafita, jer da li se reakcija interkalacije može odvijati glatko zavisi od stepena otvaranja između slojeva grafita. A prirodni grafit u prostoriji temperatura ima odličnu stabilnost i otpornost na kiseline i alkalije, tako da ne reaguje sa kiselinama i alkalijama, stoga je dodavanje oksidansa postalo neophodna ključna komponenta u hemijskoj oksidaciji.
Postoje mnoge vrste oksidansa, općenito korišteni oksidansi su čvrsti oksidansi (kao što su kalijev permanganat, kalijev dikromat, hrom trioksid, kalijev hlorat, itd.), mogu biti i neki tekući oksidansi koji oksidiraju (kao što su vodikov peroksid, dušična kiselina itd. ). Poslednjih godina je utvrđeno da je kalijum permanganat glavni oksidans koji se koristi u pripremi ekspandirajućeg grafita.
Pod djelovanjem oksidatora, grafit se oksidira i makromolekule neutralne mreže u grafitnom sloju postaju planarne makromolekule s pozitivnim nabojem. Zbog odbojnog efekta istog pozitivnog naboja, rastojanje između slojeva grafita se povećava, što osigurava kanal i prostor za interkalator da nesmetano ulazi u sloj grafita. U procesu pripreme ekspanzivnog grafita, interkalirajuće sredstvo je uglavnom kiselina. Posljednjih godina istraživači uglavnom koriste sumpornu kiselinu, dušičnu kiselinu, fosfornu kiselinu, perklornu kiselinu, miješanu kiselinu i glacijalnu octenu kiselinu.
Elektrohemijska metoda je u konstantnoj struji, sa vodenim rastvorom umetka kao elektrolita, grafit i metalni materijali (materijal od nerđajućeg čelika, platinasta ploča, olovna ploča, titanijumska ploča, itd.) čine kompozitnu anodu, metalni materijali umetnuti u elektrolit kao katoda, formirajući zatvorenu petlju; Ili grafit suspendiran u elektrolitu, u elektrolitu istovremeno umetnut u negativnu i pozitivnu ploču, kroz dvije elektrode se napajaju metodom, anodnom oksidacijom. Površina grafita je oksidirana u karbokation. U isto vrijeme, pod kombiniranim djelovanjem elektrostatičkog privlačenja i difuzije razlike u koncentraciji, kiselinski ioni ili drugi polarni interkalantni ioni se ugrađuju između slojeva grafita kako bi se formirao ekspanzivni grafit.
U poređenju sa metodom hemijske oksidacije, elektrohemijskom metodom za pripremu ekspanzivnog grafita u celom procesu bez upotrebe oksidansa, količina tretmana je velika, zaostala količina korozivnih supstanci je mala, elektrolit se može reciklirati nakon reakcije, smanjena je količina kiseline, ušteda na troškovima, smanjeno zagađenje životne sredine, mala oštećenja na opremi i produženi vijek trajanja. Posljednjih godina elektrohemijska metoda je postepeno postala poželjna metoda za pripremu ekspandirajućeg grafita. mnoga preduzeća sa mnogo prednosti.
Metoda difuzije u gasnoj fazi je da se proizvede ekspanzibilni grafit kontaktom interkalatora sa grafitom u gasovitom obliku i interkalirajućom reakcijom. Generalno, grafit i umetak se postavljaju na oba kraja staklenog reaktora otpornog na toplotu, a vakuum se pumpa i zatvorena, pa je poznata i kao dvokomorna metoda. Ova metoda se često koristi za sintezu halida -EG i alkalnog metala -EG u industriji.
Prednosti: struktura i red reaktora se mogu kontrolisati, a reaktanti i proizvodi se mogu lako odvojiti.
Nedostaci: reakcioni uređaj je složeniji, rad je teži, tako da je izlaz ograničen, a reakcija se izvodi pod visokim temperaturnim uslovima, vreme je duže, a uslovi reakcije su veoma visoki, potrebno je okruženje za pripremu biti vakuum, tako da je trošak proizvodnje relativno visok, nije pogodan za velike proizvodne aplikacije.
Metoda miješane tečne faze je direktno miješanje umetnutog materijala sa grafitom, pod zaštitom mobilnosti inertnog plina ili zaptivnog sistema za reakciju zagrijavanja kako bi se pripremio ekspanzibilni grafit. Obično se koristi za sintezu interlaminarnih spojeva alkalnih metala i grafita (GIC).
Prednosti: Proces reakcije je jednostavan, brzina reakcije je velika, promjenom omjera grafitnih sirovina i umetaka može se postići određena struktura i sastav ekspandiranog grafita, pogodniji za masovnu proizvodnju.
Nedostaci: Formirani proizvod je nestabilan, teško je nositi se sa slobodnom umetnutom supstancom pričvršćenom za površinu GIC-a i teško je osigurati konzistentnost međulamelarnih jedinjenja grafita pri velikom broju sinteze.
Metoda topljenja je mešanje grafita sa interkalirajućim materijalom i zagrevanje da se dobije ekspanzibilni grafit. Na osnovu činjenice da eutektičke komponente mogu sniziti tačku topljenja sistema (ispod tačke topljenja svake komponente), to je metoda za pripremu trokomponentni ili višekomponentni GIC umetanjem dve ili više supstanci (koje moraju biti u stanju da formiraju sistem rastaljene soli) između slojeva grafita istovremeno. Uglavnom se koriste u pripremi metalnih hlorida - GIC.
Prednosti: Proizvod sinteze ima dobru stabilnost, lako se pere, jednostavan reakcioni uređaj, nisku temperaturu reakcije, kratko vrijeme, pogodan za proizvodnju velikih razmjera.
Nedostaci: teško je kontrolisati strukturu reda i sastav proizvoda u procesu reakcije, a teško je osigurati konzistentnost strukture reda i sastava proizvoda u masovnoj sintezi.
Metoda pod pritiskom je mešanje grafitne matrice sa zemnoalkalnim metalom i prahom retkih zemnih metala i reagovanje da bi se proizveo M-GICS u uslovima pod pritiskom.
Nedostaci: Samo kada pritisak pare metala pređe određeni prag, može se izvesti reakcija umetanja; Međutim, temperatura je previsoka, lako je izazvati metal i grafit da formiraju karbide, negativna reakcija, tako da se temperatura reakcije mora regulirati u određenom rasponu. Temperatura umetanja rijetkih zemnih metala je vrlo visoka, tako da se mora primijeniti pritisak na smanjiti temperaturu reakcije. Ova metoda je pogodna za pripremu metala-GICS sa niskom tačkom topljenja, ali je uređaj komplikovan i zahtjevi za rad su strogi, pa se sada rijetko koristi.
Eksplozivna metoda generalno koristi grafit i ekspanziono sredstvo kao što je KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O piropir ili mješavine pripremljene, kada se zagrije, grafit će istovremeno oksidirati i interkalirati reakciju jedinjenja kambijuma, koji se tada ekspandiran na "eksplozivni" način, čime se dobija ekspandirani grafit. Kada se metalna sol koristi kao ekspanziono sredstvo, proizvod je složeniji, koji ne samo da ima ekspandirani grafit, već i metal.
