Chemiese oksidasiemetode is 'n tradisionele metode vir die voorbereiding van uitbreibare grafiet. In hierdie metode word natuurlike vlokgrafiet met toepaslike oksidant en interkalasiemiddel gemeng, teen 'n sekere temperatuur beheer, voortdurend geroer, en gewas, gefiltreer en gedroog om uitbreibare grafiet te verkry. Chemiese oksidasiemetode het 'n relatief volwasse metode in die industrie geword met die voordele van eenvoudige toerusting, gerieflike werking en lae koste.
Die prosesstappe van chemiese oksidasie sluit oksidasie en interkalasie in. Die oksidasie van grafiet is die basiese voorwaarde vir die vorming van uitbreibare grafiet, want of die interkalasiereaksie glad kan verloop hang af van die mate van opening tussen die grafietlae.En natuurlike grafiet by kamer temperatuur het uitstekende stabiliteit en suur- en alkaliweerstand, dus reageer dit nie met suur en alkali nie, daarom het die byvoeging van oksidant 'n noodsaaklike sleutelkomponent in chemiese oksidasie geword.
Daar is baie soorte oksidante, algemeen gebruikte oksidante is vaste oksidante (soos kaliumpermanganaat, kaliumdichromaat, chroomtrioksied, kaliumchloraat, ens.), Kan ook 'n paar oksiderende vloeibare oksidante wees (soos waterstofperoksied, salpetersuur, ens. ). Daar word in onlangse jare gevind dat kaliumpermanganaat die belangrikste oksidant is wat gebruik word in die voorbereiding van uitbreibare grafiet.
Onder die werking van oksideermiddel word grafiet geoksideer en die neutrale netwerk makromolekules in die grafietlaag word planêre makromolekules met positiewe lading. As gevolg van die afstotende effek van dieselfde positiewe lading, neem die afstand tussen die grafietlae toe, wat 'n kanaal en ruimte bied vir die interkalator om die grafietlaag glad binne te gaan. In die voorbereidingsproses van uitbreibare grafiet is die interkalasiemiddel hoofsaaklik suur. In onlangse jare gebruik navorsers hoofsaaklik swaelsuur, salpetersuur, fosforsuur, perchloorsuur, gemengde suur en ysasynsuur.
Elektrochemiese metode is in 'n konstante stroom, met die waterige oplossing van die insetsel as die elektroliet, grafiet en metaal materiale (vlekvrye staal materiaal, platinum plaat, lood plaat, titanium plaat, ens.) vorm 'n saamgestelde anode, metaal materiale wat in die elektroliet as katode, wat 'n geslote lus vorm; Of die grafiet opgeskort in die elektroliet, in die elektroliet op dieselfde tyd ingevoeg in die negatiewe en positiewe plaat, deur die twee elektrodes is energiek metode, anodiese oksidasie. Die oppervlak van grafiet word geoksideer na karbokasie. Terselfdertyd, onder die gekombineerde werking van elektrostatiese aantrekking en konsentrasieverskil diffusie, word suurione of ander polêre interkalantione tussen die grafietlae ingebed om uitbreibare grafiet te vorm.
In vergelyking met die chemiese oksidasiemetode, die elektrochemiese metode vir die voorbereiding van uitbreidbare grafiet in die hele proses sonder die gebruik van oksidant, die behandelingshoeveelheid is groot, die oorblywende hoeveelheid korrosiewe stowwe is klein, die elektroliet kan na die reaksie herwin word, die hoeveelheid suur word verminder, die koste word bespaar, die omgewingsbesoedeling word verminder, die skade aan die toerusting is laag, en die dienslewe word verleng.In onlangse jare het elektrochemiese metode geleidelik die voorkeurmetode geword vir die voorbereiding van uitbreidbare grafiet deur baie ondernemings met baie voordele.
Die gasfase-diffusiemetode is om uitbreibare grafiet te produseer deur die interkalator met grafiet in gasvorm en interkalerende reaksie te kontak. Oor die algemeen word die grafiet en die insetsel aan beide kante van die hittebestande glasreaktor geplaas, en die vakuum word gepomp en verseël, dus staan dit ook bekend as die tweekamermetode. Hierdie metode word dikwels gebruik om halied -EG en alkalimetaal -EG in die industrie te sintetiseer.
Voordele: die struktuur en volgorde van die reaktor kan beheer word, en die reaktante en produkte kan maklik geskei word.
Nadele: die reaksietoestel is meer kompleks, die operasie is moeiliker, dus die uitset is beperk, en die reaksie wat uitgevoer moet word onder hoë temperatuurtoestande, die tyd is langer, en die reaksietoestande is baie hoog, die voorbereidingsomgewing moet wees vakuum, dus is die produksiekoste relatief hoog, nie geskik vir grootskaalse produksietoepassings nie.
Die gemengde vloeistoffase-metode is om die ingevoegde materiaal direk met grafiet te meng, onder die beskerming van die mobiliteit van inerte gas of verseëlingstelsel vir verhittingsreaksie om uitbreidbare grafiet voor te berei. Dit word algemeen gebruik vir die sintese van alkalimetaal-grafiet interlaminêre verbindings (GIC's).
Voordele: Die reaksie proses is eenvoudig, die reaksie spoed is vinnig, deur die verandering van die verhouding van grafiet grondstowwe en inserts kan 'n sekere struktuur en samestelling van uitbreidbare grafiet bereik, meer geskik vir massaproduksie.
Nadele: Die gevormde produk is onstabiel, dit is moeilik om te gaan met die vry ingevoegde stof wat aan die oppervlak van GICs geheg is, en dit is moeilik om die konsekwentheid van grafiet interlamellêre verbindings te verseker wanneer 'n groot aantal sintese.
Die smeltmetode is om grafiet met interkalerende materiaal en hitte te meng om uitbreibare grafiet voor te berei. Op grond van die feit dat eutektiese komponente die smeltpunt van die sisteem (onder die smeltpunt van elke komponent) kan verlaag, is dit 'n metode vir die voorbereiding van ternêre of multikomponent GIC's deur twee of meer stowwe (wat 'n gesmelte soutsisteem moet kan vorm) gelyktydig tussen grafietlae in te voeg. Word gewoonlik gebruik in die voorbereiding van metaalchloriede - GIC's.
Voordele: Die sinteseproduk het goeie stabiliteit, maklik om te was, eenvoudige reaksietoestel, lae reaksietemperatuur, kort tyd, geskik vir grootskaalse produksie.
Nadele: dit is moeilik om die ordestruktuur en samestelling van die produk in die reaksieproses te beheer, en dit is moeilik om die konsekwentheid van die ordestruktuur en samestelling van die produk in massasintese te verseker.
Die drukmetode is om grafietmatriks met aardalkalimetaal en seldsame aardmetaalpoeier te meng en te reageer om M-GICS onder druktoestande te produseer.
Nadele: Slegs wanneer die dampdruk van die metaal 'n sekere drempel oorskry, kan die invoegreaksie uitgevoer word; Die temperatuur is egter te hoog, maklik om metaal en grafiet te laat karbiede vorm, negatiewe reaksie, dus moet die reaksietemperatuur in 'n sekere reeks gereguleer word.Die invoegtemperatuur van seldsame aardmetale is baie hoog, dus moet druk toegepas word op verminder die reaksie temperatuur.Hierdie metode is geskik vir die voorbereiding van metaal-GICS met 'n lae smeltpunt, maar die toestel is ingewikkeld en die werking vereistes is streng, so dit word selde nou gebruik.
Plofbare metode gebruik gewoonlik grafiet en uitbreidingsmiddel soos KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O pyropyros of mengsels voorberei, wanneer dit verhit word, sal grafiet gelyktydig oksidasie en interkalasiereaksie kambiumverbinding, wat dan op 'n "plofbare" manier uitgebrei, en sodoende geëxpandeerde grafiet gekry. Wanneer metaalsout as uitbreidingsmiddel gebruik word, is die produk meer kompleks, wat nie net geëxpandeerde grafiet het nie, maar ook metaal.
