Metoda kemijske oksidacije je tradicionalna metoda za pripremu ekspandiranog grafita. U ovoj se metodi prirodni grafit u obliku ljuskica miješa s odgovarajućim oksidansom i sredstvom za interkaliranje, kontrolira se na određenoj temperaturi, stalno se miješa te ispire, 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.
Koraci procesa kemijske oksidacije uključuju oksidaciju i interkalaciju. Oksidacija grafita je osnovni uvjet za stvaranje ekspandiranog grafita, jer hoće li se reakcija interkalacije moći glatko odvijati ovisi o stupnju otvora između slojeva grafita. A prirodni grafit u prostoriji temperatura ima izvrsnu stabilnost i otpornost na kiseline i lužine, tako da ne reagira s kiselinama i lužinama, stoga je dodavanje oksidansa postalo neophodna ključna komponenta u kemijskoj oksidaciji.
Postoje mnoge vrste oksidansa, općenito korišteni oksidansi su kruti oksidansi (kao što je kalijev permanganat, kalijev dikromat, kromov trioksid, kalijev klorat itd.), također mogu biti neki oksidirajući tekući oksidansi (kao što je vodikov peroksid, dušična kiselina itd. ). Posljednjih godina utvrđeno je da je kalijev permanganat glavni oksidans koji se koristi u pripremi ekspandiranog grafita.
Pod djelovanjem oksidatora grafit oksidira i neutralne mrežne makromolekule u sloju grafita postaju ravne makromolekule s pozitivnim nabojem. Zbog odbojnog učinka istog pozitivnog naboja, udaljenost između slojeva grafita se povećava, što osigurava kanal i prostor za nesmetan ulazak interkalatora u sloj grafita. U procesu pripreme ekspandiranog grafita, sredstvo za umetanje je uglavnom kiselina. Posljednjih godina istraživači uglavnom koriste sumpornu kiselinu, dušičnu kiselinu, fosfornu kiselinu, perklornu kiselinu, miješanu kiselinu i ledenu octenu kiselinu.
Elektrokemijska metoda je u konstantnoj struji, s vodenom otopinom umetka kao elektrolita, grafita i metalnih materijala (materijal od nehrđajućeg čelika, platinaste ploče, olovne ploče, titanske ploče itd.) čine kompozitnu anodu, metalni materijali umetnuti u elektrolit kao katoda, tvoreći zatvorenu petlju; Ili grafit suspendiran u elektrolitu, u elektrolitu u isto vrijeme umetnut u negativnu i pozitivnu ploču, kroz dvije elektrode se napaja metodom, anodna oksidacija. Površina grafita je oksidirana do karbokationa. U isto vrijeme, pod kombiniranim djelovanjem elektrostatskog privlačenja i difuzije koncentracijske razlike, kiseli ioni ili drugi polarni interkalantni ioni ugrađeni su između slojeva grafita kako bi formirali ekspandirajući grafit.
U usporedbi s metodom kemijske oksidacije, elektrokemijska metoda za pripremu rastezljivog grafita u cijelom procesu bez upotrebe oksidansa, količina obrade je velika, zaostala količina korozivnih tvari je mala, elektrolit se može reciklirati nakon reakcije, smanjuje se količina kiseline, štedi se trošak, smanjuje se onečišćenje okoliša, niska je šteta na opremi, a vijek trajanja je produžen. Posljednjih godina elektrokemijska metoda postupno je postala preferirana metoda za pripremu ekspandiranog grafita mnoga poduzeća s mnogim prednostima.
Metoda difuzije plinske faze je za proizvodnju grafita koji se može proširiti dovođenjem interkalatora u kontakt s grafitom u plinovitom obliku i reakcijom interkaliranja. Općenito, grafit i umetak postavljaju se na oba kraja staklenog reaktora otpornog na toplinu, a vakuum se pumpa i zapečaćena, pa je također poznata kao metoda s dvije komore. Ova se metoda često koristi za sintezu halogenida -EG i alkalijskih metala -EG u industriji.
Prednosti: struktura i redoslijed reaktora mogu se kontrolirati, a reaktanti i produkti mogu se lako odvojiti.
Nedostaci: reakcijski uređaj je složeniji, operacija je teža, tako da je izlaz ograničen, a reakcija se provodi u uvjetima visoke temperature, vrijeme je duže, a uvjeti reakcije su vrlo visoki, okolina za pripremu mora biti vakuum, tako da su troškovi proizvodnje relativno visoki, nisu prikladni za velike proizvodne primjene.
Metoda miješane tekuće faze je izravno miješanje umetnutog materijala s grafitom, pod zaštitom pokretljivosti inertnog plina ili sustava brtvljenja za reakciju zagrijavanja za pripremu ekspandiranog grafita. Obično se koristi za sintezu interlaminarnih spojeva alkalijskih metala i grafita (GIC).
Prednosti: Proces reakcije je jednostavan, brzina reakcije je brza, 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 tvari pričvršćenom na površinu GIC-a i teško je osigurati konzistentnost grafitnih interlamelarnih spojeva kada se izvodi veliki broj sinteza.
Metoda taljenja je miješanje grafita s interkaliranim materijalom i zagrijavanje za pripremu ekspandiranog grafita. Na temelju činjenice da eutektičke komponente mogu sniziti talište sustava (ispod tališta svake komponente), to je metoda za pripremu ternarne ili višekomponentne GIC-ove umetanjem dvije ili više tvari (koje moraju biti u stanju formirati sustav rastaljene soli) između slojeva grafita istovremeno. Općenito se koristi u pripremi metalnih klorida - GIC-ova.
Prednosti: Proizvod sinteze ima dobru stabilnost, lako se pere, jednostavan reakcijski uređaj, niska temperatura reakcije, kratko vrijeme, pogodan za proizvodnju velikih razmjera.
Nedostaci: teško je kontrolirati strukturu reda i sastav produkta u procesu reakcije, te je teško osigurati konzistentnost strukture reda i sastava produkta u masovnoj sintezi.
Metoda pod tlakom je miješanje grafitne matrice sa zemnoalkalnim metalom i prahom metala rijetkih zemalja i reakcija za proizvodnju M-GICS pod uvjetima pod tlakom.
Nedostaci: Samo kada tlak pare metala prijeđe određeni prag, reakcija umetanja se može izvesti; Međutim, temperatura je previsoka, lako je izazvati metal i grafit da formiraju karbide, negativnu reakciju, tako da se temperatura reakcije mora regulirati u određenom rasponu. Temperatura umetanja metala rijetkih zemalja je vrlo visoka, pa se mora primijeniti pritisak smanjiti reakcijsku temperaturu. Ova metoda je prikladna za pripremu metal-GICS s niskim talištem, ali uređaj je kompliciran i radni zahtjevi su strogi, tako da se sada rijetko koristi.
Eksplozivna metoda općenito koristi grafit i ekspanzijska sredstva kao što su KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O piropiros ili mješavine pripremljene, kada se zagrijava, grafit će istovremeno oksidirati i interkalirati reakciju kambijevog spoja, koji je tada ekspandiran na "eksplozivan" način, čime se dobiva ekspandirani grafit. Kada se metalna sol koristi kao sredstvo za ekspanziju, proizvod je složeniji, koji ne sadrži samo ekspandirani grafit, već i metal.
