Kemisk oxidationsmetod är en traditionell metod för framställning av expanderbar grafit. I denna metod blandas naturlig flinggrafit med lämpligt oxidationsmedel och interkaleringsmedel, styrs vid en viss temperatur, omrörs konstant och tvättas, filtreras och torkas för att erhålla expanderbar grafit. Kemisk oxidationsmetod har blivit en relativt mogen metod i industrin med fördelarna med enkel utrustning, bekväm drift och låg kostnad.
Processstegen för kemisk oxidation inkluderar oxidation och interkalering. Oxidationen av grafit är det grundläggande villkoret för bildandet av expanderbar grafit, för om interkaleringsreaktionen kan gå smidigt beror på graden av öppning mellan grafitlagren. Och naturlig grafit i rummet temperaturen har utmärkt stabilitet och syra- och alkalimotstånd, så den reagerar inte med syra och alkali, därför har tillsats av oxidant blivit en nödvändig nyckelkomponent i kemisk oxidation.
Det finns många typer av oxidanter, allmänt använda oxidanter är fasta oxidanter (såsom kaliumpermanganat, kaliumdikromat, kromatrioxid, kaliumklorat, etc.), kan också vara några oxiderande flytande oxidanter (såsom väteperoxid, salpetersyra etc. ). Det har funnits under de senaste åren att kaliumpermanganat är det huvudsakliga oxidationsmedlet som används vid framställning av expanderbar grafit.
Under verkan av oxidationsmedel oxideras grafit och de neutrala nätverksmakromolekylerna i grafitskiktet blir plana makromolekyler med positiv laddning. På grund av den avstötande effekten av samma positiva laddning ökar avståndet mellan grafitlagren, vilket ger en kanal och utrymme för interkalatorn att gå in i grafitskiktet smidigt. Vid beredningsprocessen av expanderbar grafit är interkaleringsmedlet huvudsakligen syra. Under de senaste åren använder forskare främst svavelsyra, salpetersyra, fosforsyra, perklorsyra, blandad syra och isättika.
Elektrokemisk metod är i en konstant ström, med den vattenhaltiga lösningen av insatsen som elektrolyt, grafit och metallmaterial (rostfritt stål, platina, blyplatta, titanplatta, etc.) utgör en sammansatt anod, metallmaterial införda i elektrolyt som katod, bildande en sluten slinga; Eller grafiten suspenderad i elektrolyten, i elektrolyten samtidigt införd i den negativa och positiva plattan, genom de två elektroderna är energimetod, anodisk oxidation. Ytan på grafit oxideras till karbokation. Samtidigt, under den kombinerade verkan av elektrostatisk attraktion och koncentrationsdifferensdiffusion, är syrajoner eller andra polära interkalantjoner inbäddade mellan grafitskikten för att bilda expanderbar grafit.
Jämfört med den kemiska oxidationsmetoden, den elektrokemiska metoden för framställning av expanderbar grafit i hela processen utan användning av oxidationsmedel, behandlingsmängden är stor, den återstående mängden frätande ämnen är liten, elektrolyten kan återvinnas efter reaktionen, mängden syra minskas, kostnaden sparas, miljöföroreningarna minskar, skadorna på utrustningen är låga och livslängden förlängs. Under de senaste åren har elektrokemisk metod gradvis blivit den föredragna metoden för framställning av expanderbar grafit genom många företag med många fördelar.
Gasfasdiffusionsmetoden är att producera expanderbar grafit genom att kontakta interkalatorn med grafit i gasform och interkaleringsreaktion. I allmänhet placeras grafiten och insatsen i båda ändarna av den värmebeständiga glasreaktorn, och vakuumet pumpas och förseglad, så det är också känt som tvåkammarmetoden. Denna metod används ofta för att syntetisera halogenid -EG och alkalimetall -EG i industrin.
Fördelar: reaktorns struktur och ordning kan kontrolleras och reaktanterna och produkterna kan enkelt separeras.
Nackdelar: reaktionsanordningen är mer komplex, operationen är svårare, så produktionen är begränsad och reaktionen som ska utföras under höga temperaturförhållanden, tiden är längre och reaktionsförhållandena är mycket höga, beredningsmiljön måste vara vakuum, så produktionskostnaden är relativt hög, inte lämplig för storskaliga produktionsapplikationer.
Den blandade vätskefasmetoden är att direkt blanda det införda materialet med grafit, under skydd av rörligheten för inert gas eller tätningssystem för uppvärmningsreaktion för att förbereda expanderbar grafit. Det används vanligtvis för syntes av alkalimetall-grafit interlaminära föreningar (GIC).
Fördelar: Reaktionsprocessen är enkel, reaktionshastigheten är snabb, genom att ändra förhållandet mellan grafitråvaror och skär kan nå en viss struktur och sammansättning av expanderbar grafit, mer lämplig för massproduktion.
Nackdelar: Den bildade produkten är instabil, det är svårt att hantera den fria insatta substansen som är fäst vid ytan av GIC, och det är svårt att säkerställa konsistensen av grafit interlamellära föreningar när ett stort antal syntes.
Smältmetoden är att blanda grafit med interkalerande material och värme för att förbereda expanderbar grafit.Baserat på att eutektiska komponenter kan sänka systemets smältpunkt (under smältpunkten för varje komponent) är det en metod för framställning av ternära eller multikomponenta GIC genom att sätta in två eller flera ämnen (som måste kunna bilda ett smält saltsystem) mellan grafitlagren samtidigt.Generellt används vid beredning av metallklorider - GIC.
Fördelar: Syntesprodukten har god stabilitet, lätt att tvätta, enkel reaktionsanordning, låg reaktionstemperatur, kort tid, lämplig för storskalig produktion.
Nackdelar: det är svårt att kontrollera produktens beställningsstruktur och sammansättning i reaktionsprocessen, och det är svårt att säkerställa konsistensen av ordningsstrukturen och produktens sammansättning vid masssyntes.
Den trycksatta metoden är att blanda grafitmatris med jordalkalimetall och sällsynt jordartsmetallpulver och reagera för att producera M-GICS under tryckförhållanden.
Nackdelar: Först när metallens ångtryck överskrider ett visst tröskelvärde kan införingsreaktionen utföras; Temperaturen är dock för hög, lätt att få metall och grafit att bilda karbider, negativ reaktion, så reaktionstemperaturen måste regleras inom ett visst område. Införandestemperaturen för sällsynta jordartsmetaller är mycket hög, så tryck måste appliceras minska reaktionstemperaturen. Denna metod är lämplig för framställning av metall-GICS med låg smältpunkt, men enheten är komplicerad och driftskraven är strikta, så den används sällan nu.
Explosiv metod använder i allmänhet grafit och expansionsmedel, såsom KClO4, Mg (ClO4) 2 · nH2O, Zn (NO3) 2 · nH2O pyropyros eller blandningar framställda, när det värms upp, kommer grafit samtidigt att oxidera och interkalera reaktion kambiumförening, vilket är sedan expanderas på ett "explosivt" sätt, vilket får expanderad grafit. När metallsalt används som expansionsmedel är produkten mer komplex, som inte bara har expanderad grafit, utan också metall.
