Kjemisk oksidasjonsmetode er en tradisjonell metode for fremstilling av ekspanderbar grafitt. I denne metoden blandes naturlig flakgrafit med passende oksidant og interkaleringsmiddel, kontrolleres ved en viss temperatur, omrøres konstant og vaskes, filtreres og tørkes for å oppnå ekspanderbar grafitt. Kjemisk oksidasjonsmetode har blitt en relativt moden metode i industrien med fordelene ved enkelt utstyr, praktisk drift og lave kostnader.
Prosessetrinnene for kjemisk oksidasjon inkluderer oksidasjon og interkalering. Oksidasjon av grafitt er grunnbetingelsen for dannelse av ekspanderbar grafitt, for om interkaleringsreaksjonen kan forløpe jevnt, avhenger av graden av åpning mellom grafittlagene. Og naturlig grafitt i rommet temperaturen har utmerket stabilitet og syre- og alkalimotstand, så den reagerer ikke med syre og alkali, derfor har tilsetning av oksidant blitt en nødvendig nøkkelkomponent i kjemisk oksidasjon.
Det er mange typer oksidanter, vanligvis brukte oksidanter er faste oksidanter (som kaliumpermanganat, kaliumdikromat, kromtrioksid, kaliumklorat, etc.), kan også være noen oksiderende flytende oksidanter (som hydrogenperoksid, salpetersyre, etc. ). Det er funnet de siste årene at kaliumpermanganat er den viktigste oksidanten som brukes ved fremstilling av ekspanderbar grafitt.
Under virkningen av oksidasjonsmiddel oksideres grafitt og de nøytrale nettverksmakromolekylene i grafittlaget blir plane makromolekyler med positiv ladning. På grunn av den frastøtende effekten av den samme positive ladningen, øker avstanden mellom grafittlagene, noe som gir en kanal og plass til at intercalatoren kan komme inn i grafittlaget jevnt. I fremstillingsprosessen for ekspanderbar grafitt er interkaleringsmiddelet hovedsakelig syre. De siste årene bruker forskere hovedsakelig svovelsyre, salpetersyre, fosforsyre, perklorsyre, blandet syre og iseddik.
Elektrokjemisk metode er i konstant strøm, med den vandige oppløsningen av innsatsen som elektrolytt, grafitt og metallmaterialer (rustfritt stål, platina, blyplate, titanplate, etc.) utgjør en sammensatt anode, metallmaterialer satt inn i elektrolytt som katode, som danner en lukket sløyfe; Eller grafitten suspendert i elektrolytten, i elektrolytten samtidig satt inn i den negative og positive platen, gjennom de to elektrodene er energisert metode, anodisk oksidasjon. Overflaten av grafitt oksideres til karbokasjon. På samme tid, under den kombinerte virkningen av elektrostatisk tiltrekning og diffusjon av konsentrasjonsforskjell, er syreioner eller andre polare interkalant -ioner innebygd mellom grafittlagene for å danne ekspanderbar grafitt.
Sammenlignet med den kjemiske oksidasjonsmetoden, den elektrokjemiske metoden for fremstilling av ekspanderbar grafitt i hele prosessen uten bruk av oksidant, er behandlingsmengden stor, den gjenværende mengden av etsende stoffer er liten, elektrolytten kan resirkuleres etter reaksjonen, mengden syre reduseres, kostnadene spares, miljøforurensningen reduseres, skaden på utstyret er lav og levetiden forlenges. De siste årene har elektrokjemisk metode gradvis blitt den foretrukne metoden for å forberede ekspanderbar grafitt ved mange bedrifter med mange fordeler.
Gassfasediffusjonsmetoden er å produsere ekspanderbar grafitt ved å kontakte intercalatoren med grafitt i gassform og interkaleringsreaksjon.Generelt sett settes grafitten og innsatsen i begge ender av den varmebestandige glassreaktoren, og vakuumet pumpes og forseglet, så den er også kjent som to -kammermetoden. Denne metoden brukes ofte for å syntetisere halogenid -EG og alkalimetall -EG i industrien.
Fordeler: Reaktorens struktur og rekkefølge kan kontrolleres, og reaktantene og produktene kan enkelt skilles.
Ulemper: reaksjonsenheten er mer kompleks, operasjonen er vanskeligere, så utgangen er begrenset, og reaksjonen som skal utføres under høye temperaturforhold, tiden er lengre og reaksjonsbetingelsene er veldig høye, tilberedningsmiljøet må vær vakuum, så produksjonskostnadene er relativt høye, ikke egnet for store produksjonsapplikasjoner.
Den blandede væskefasemetoden er å blande det innsatte materialet direkte med grafitt, under beskyttelse av inaktiv gass eller tetningssystem for oppvarmingsreaksjon for å fremstille ekspanderbar grafitt. Det brukes ofte til syntese av alkalimetall-grafitt interlaminære forbindelser (GIC).
Fordeler: Reaksjonsprosessen er enkel, reaksjonshastigheten er rask, ved å endre forholdet mellom grafittråvarer og innlegg kan nå en viss struktur og sammensetning av ekspanderbar grafitt, mer egnet for masseproduksjon.
Ulemper: Det dannede produktet er ustabilt, det er vanskelig å håndtere det frie innsatte stoffet festet til overflaten av GIC -er, og det er vanskelig å sikre konsistensen av grafitt -interlamellære forbindelser når et stort antall syntese.
Smeltemetoden er å blande grafitt med interkalerende materiale og varme for å fremstille ekspanderbar grafitt.Basert på at eutektiske komponenter kan senke smeltepunktet i systemet (under smeltepunktet for hver komponent), er det en metode for fremstilling av ternære eller multikomponente GIC ved å sette inn to eller flere stoffer (som må kunne danne et smeltet salt system) mellom grafittlag samtidig. Generelt brukt til fremstilling av metallklorider - GIC.
Fordeler: Synteseproduktet har god stabilitet, lett å vaske, enkel reaksjonsenhet, lav reaksjonstemperatur, kort tid, egnet for storskala produksjon.
Ulemper: det er vanskelig å kontrollere ordens struktur og sammensetning av produktet i reaksjonsprosessen, og det er vanskelig å sikre konsistensen av ordens struktur og sammensetning av produktet i massesyntese.
Metoden under trykk er å blande grafittmatrise med jordalkalimetall og sjeldent jordmetallpulver og reagere for å produsere M-GICS under trykksatte forhold.
Ulemper: Bare når metallets damptrykk overstiger en viss terskel, kan innsettingsreaksjonen utføres; Imidlertid er temperaturen for høy, lett å få metall og grafitt til å danne karbider, negativ reaksjon, så reaksjonstemperaturen må reguleres i et bestemt område. Innsettingstemperaturen for sjeldne jordmetaller er veldig høy, så trykk må påføres redusere reaksjonstemperaturen. Denne metoden er egnet for fremstilling av metall-GICS med lavt smeltepunkt, men enheten er komplisert og driftskravene er strenge, så den brukes sjelden nå.
Eksplosiv metode bruker vanligvis grafitt og ekspansjonsmiddel som KClO4, Mg (ClO4) 2 · nH2O, Zn (NO3) 2 · nH2O pyropyros eller blandinger tilberedt, når det varmes opp, vil grafitt samtidig oksidasjon og interkalering reaksjon kambiumforbindelse, som deretter utvidet på en "eksplosiv" måte, og får dermed ekspandert grafitt. Når metallsalt brukes som ekspansjonsmiddel, er produktet mer komplekst, som ikke bare har ekspandert grafitt, men også metall.
