Chemische oxidatiemethode is een traditionele methode voor het bereiden van expandeerbaar grafiet. Bij deze methode wordt natuurlijk vlokgrafiet gemengd met een geschikt oxidatiemiddel en intercalatiemiddel, gecontroleerd op een bepaalde temperatuur, constant geroerd en gewassen, gefiltreerd en gedroogd om expandeerbaar grafiet te verkrijgen. Chemische oxidatiemethode is een relatief volwassen methode geworden in de industrie met de voordelen van eenvoudige apparatuur, gemakkelijke bediening en lage kosten.
De processtappen van chemische oxidatie omvatten oxidatie en intercalatie. De oxidatie van grafiet is de basisvoorwaarde voor de vorming van expandeerbaar grafiet, want of de intercalatiereactie soepel kan verlopen, hangt af van de mate van opening tussen de grafietlagen. En natuurlijk grafiet in de kamer temperatuur heeft uitstekende stabiliteit en zuur- en alkalibestendigheid, dus het reageert niet met zuur en alkali, daarom is de toevoeging van oxidatiemiddel een noodzakelijke sleutelcomponent geworden bij chemische oxidatie.
Er zijn veel soorten oxidatiemiddelen, algemeen gebruikte oxidatiemiddelen zijn vaste oxidatiemiddelen (zoals kaliumpermanganaat, kaliumdichromaat, chroomtrioxide, kaliumchloraat, enz.), Kan ook enkele oxiderende vloeibare oxidatiemiddelen zijn (zoals waterstofperoxide, salpeterzuur, enz.). ). In de afgelopen jaren is gebleken dat kaliumpermanganaat het belangrijkste oxidatiemiddel is dat wordt gebruikt bij de bereiding van expandeerbaar grafiet.
Onder invloed van oxidatiemiddel wordt grafiet geoxideerd en de neutrale netwerkmacromoleculen in de grafietlaag worden vlakke macromoleculen met positieve lading. Door het afstotende effect van dezelfde positieve lading neemt de afstand tussen de grafietlagen toe, wat een kanaal en ruimte biedt voor de intercalator om de grafietlaag soepel binnen te gaan. Bij het bereidingsproces van expandeerbaar grafiet is het intercalerende middel voornamelijk zuur. Onderzoekers gebruiken de laatste jaren vooral zwavelzuur, salpeterzuur, fosforzuur, perchloorzuur, mengzuur en ijsazijn.
De elektrochemische methode staat in een constante stroom, met de waterige oplossing van het inzetstuk als de elektrolyt, grafiet en metalen materialen (roestvrij staalmateriaal, platinaplaat, loodplaat, titaniumplaat, enz.) Een composietanode vormen, metalen materialen ingebracht in de elektrolyt als kathode, waardoor een gesloten lus ontstaat; Of het grafiet gesuspendeerd in de elektrolyt, in de elektrolyt tegelijkertijd ingebracht in de negatieve en positieve plaat, via de twee elektroden wordt geactiveerd methode, anodische oxidatie. Het oppervlak van grafiet wordt geoxideerd tot carbokation. Tegelijkertijd worden, onder de gecombineerde werking van elektrostatische aantrekking en diffusie van concentratieverschillen, zure ionen of andere polaire intercalante ionen ingebed tussen de grafietlagen om uitzetbaar grafiet te vormen.
In vergelijking met de chemische oxidatiemethode, de elektrochemische methode voor de bereiding van expandeerbaar grafiet in het hele proces zonder het gebruik van oxidatiemiddel, is de behandelingshoeveelheid groot, is de resterende hoeveelheid bijtende stoffen klein, kan de elektrolyt na de reactie worden gerecycled, de hoeveelheid zuur wordt verminderd, de kosten worden bespaard, de milieuvervuiling wordt verminderd, de schade aan de apparatuur is laag en de levensduur wordt verlengd. In de afgelopen jaren is de elektrochemische methode geleidelijk de voorkeursmethode geworden voor het bereiden van expandeerbaar grafiet door veel ondernemingen met veel voordelen.
De gasfasediffusiemethode is om expandeerbaar grafiet te produceren door de intercalator in contact te brengen met grafiet in gasvorm en een intercalerende reactie. Over het algemeen worden het grafiet en het inzetstuk aan beide uiteinden van de hittebestendige glazen reactor geplaatst en wordt het vacuüm gepompt en verzegeld, dus het is ook bekend als de tweekamermethode. Deze methode wordt vaak gebruikt om halide -EG en alkalimetaal -EG in de industrie te synthetiseren.
Voordelen: de structuur en volgorde van de reactor kunnen worden gecontroleerd en de reactanten en producten kunnen gemakkelijk worden gescheiden.
Nadelen: het reactieapparaat is complexer, de bewerking is moeilijker, dus de output is beperkt en de reactie die moet worden uitgevoerd onder hoge temperatuuromstandigheden, de tijd is langer en de reactieomstandigheden zijn erg hoog, de bereidingsomgeving moet vacuüm zijn, dus de productiekosten zijn relatief hoog, niet geschikt voor grootschalige productietoepassingen.
De gemengde vloeibare fase-methode is om het ingebrachte materiaal direct te mengen met grafiet, onder de bescherming van de mobiliteit van inert gas of een afdichtingssysteem voor een verwarmingsreactie om expandeerbaar grafiet te bereiden. Het wordt vaak gebruikt voor de synthese van alkalimetaal-grafiet interlaminaire verbindingen (GIC's).
Voordelen: Het reactieproces is eenvoudig, de reactiesnelheid is snel, door de verhouding van grafietgrondstoffen en inzetstukken te veranderen, kan een bepaalde structuur en samenstelling van uitzetbaar grafiet worden bereikt, meer geschikt voor massaproductie.
Nadelen: Het gevormde product is onstabiel, het is moeilijk om te gaan met de vrij ingebrachte substantie die aan het oppervlak van GIC's is bevestigd en het is moeilijk om de consistentie van interlamellaire grafietverbindingen te garanderen bij een groot aantal synthese.
De smeltmethode is om grafiet te mengen met intercalerend materiaal en warmte om expandeerbaar grafiet te bereiden. Op basis van het feit dat eutectische componenten het smeltpunt van het systeem kunnen verlagen (onder het smeltpunt van elke component), is het een methode voor de bereiding van ternaire of multicomponent-GIC's door twee of meer stoffen (die een gesmolten zoutsysteem moeten kunnen vormen) gelijktijdig tussen grafietlagen in te brengen. Over het algemeen gebruikt bij de bereiding van metaalchloriden - GIC's.
Voordelen: Het syntheseproduct heeft een goede stabiliteit, gemakkelijk te wassen, eenvoudig reactieapparaat, lage reactietemperatuur, korte tijd, geschikt voor grootschalige productie.
Nadelen: het is moeilijk om de orderstructuur en samenstelling van het product in het reactieproces te controleren, en het is moeilijk om de consistentie van de orderstructuur en samenstelling van het product bij massasynthese te waarborgen.
De methode onder druk is om grafietmatrix te mengen met aardalkalimetaal en zeldzame aardmetaalpoeder en te reageren om M-GICS te produceren onder drukomstandigheden.
Nadelen: Alleen wanneer de dampdruk van het metaal een bepaalde drempel overschrijdt, kan de insertiereactie worden uitgevoerd; De temperatuur is echter te hoog, gemakkelijk te veroorzaken dat metaal en grafiet carbiden vormen, negatieve reactie, dus de reactietemperatuur moet binnen een bepaald bereik worden geregeld. De invoegtemperatuur van zeldzame aardmetalen is erg hoog, dus er moet druk worden uitgeoefend op verlaag de reactietemperatuur. Deze methode is geschikt voor de bereiding van metaal-GICS met een laag smeltpunt, maar het apparaat is gecompliceerd en de bedieningsvereisten zijn streng, dus het wordt nu zelden gebruikt.
Explosieve methode gebruikt in het algemeen grafiet en expansiemiddel zoals KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O pyropyros of mengsels bereid, wanneer het wordt verwarmd, zal grafiet gelijktijdig oxidatie en intercalatie reactie cambium verbinding, die dan geëxpandeerd op een "explosieve" manier, waardoor geëxpandeerd grafiet ontstaat. Wanneer metaalzout als expansiemiddel wordt gebruikt, is het product complexer, dat niet alleen geëxpandeerd grafiet heeft, maar ook metaal.
