Քիմիական օքսիդացման մեթոդը ընդլայնվող գրաֆիտի պատրաստման ավանդական մեթոդ է: Այս մեթոդով բնական փաթիլային գրաֆիտը խառնվում է համապատասխան օքսիդանտով և միջակայող նյութով, վերահսկվում է որոշակի ջերմաստիճանում, անընդհատ խառնվում և լվացվում, ֆիլտրվում և չորանում՝ ընդարձակվող գրաֆիտ ստանալու համար: Քիմիական օքսիդացման մեթոդը դարձել է համեմատաբար հասուն մեթոդ արդյունաբերության մեջ՝ պարզ սարքավորումների, հարմար շահագործման և ցածր գնի առավելություններով:
Քիմիական օքսիդացման գործընթացի քայլերը ներառում են օքսիդացում և ինտերկալացիա: Գրաֆիտի օքսիդացումը ընդլայնվող գրաֆիտի ձևավորման հիմնական պայմանն է, քանի որ ինտերկալացիոն ռեակցիան կարող է սահուն շարունակվել, կախված է գրաֆիտի շերտերի միջև բացման աստիճանից: Եվ բնական գրաֆիտը սենյակում: ջերմաստիճանն ունի գերազանց կայունություն և թթվային և ալկալային դիմադրություն, ուստի այն չի փոխազդում թթվի և ալկալիի հետ, հետևաբար, օքսիդանտի ավելացումը դարձել է քիմիական օքսիդացման անհրաժեշտ հիմնական բաղադրիչ:
Կան բազմաթիվ տեսակի օքսիդիչներ, ընդհանուր առմամբ օգտագործվող օքսիդանտները պինդ օքսիդիչներ են (օրինակ՝ կալիումի պերմանգանատ, կալիումի երկքրոմատ, քրոմի եռօքսիդ, կալիումի քլորատ և այլն), կարող են լինել նաև որոշ օքսիդացնող հեղուկ օքսիդիչներ (օրինակ՝ ջրածնի պերօքսիդ, ազոտաթթու և այլն): ). Վերջին տարիներին պարզվել է, որ կալիումի պերմանգանատը հիմնական օքսիդանտն է, որն օգտագործվում է ընդարձակվող գրաֆիտի պատրաստման համար:
Օքսիդատորի ազդեցությամբ գրաֆիտը օքսիդանում է, և գրաֆիտի շերտի չեզոք ցանցային մակրոմոլեկուլները դառնում են հարթ մակրոմոլեկուլներ՝ դրական լիցքով։ Նույն դրական լիցքի վանող ազդեցության պատճառով գրաֆիտի շերտերի միջև հեռավորությունը մեծանում է, ինչը ալիք և տարածություն է ապահովում ինտերկալատորի համար գրաֆիտի շերտը սահուն մտնելու համար։ Ընդարձակվող գրաֆիտի պատրաստման գործընթացում ինտերկալացնող նյութը հիմնականում թթու է։ Վերջին տարիներին հետազոտողները հիմնականում օգտագործում են ծծմբաթթու, ազոտական թթու, ֆոսֆորաթթու, պերքլորաթթու, խառը թթու և սառցադաշտային քացախաթթու:
Էլեկտրաքիմիական մեթոդը գտնվում է մշտական հոսանքի մեջ, ներդիրի ջրային լուծույթով, քանի որ էլեկտրոլիտը, գրաֆիտը և մետաղական նյութերը (չժանգոտվող պողպատից նյութ, պլատինե ափսե, կապարի ափսե, տիտանի թիթեղ և այլն) կազմում են կոմպոզիտային անոդ, մետաղական նյութերը, որոնք տեղադրված են մետաղի մեջ։ էլեկտրոլիտը որպես կաթոդ, ձևավորելով փակ հանգույց; Կամ գրաֆիտը կասեցված է էլեկտրոլիտում, էլեկտրոլիտի մեջ միաժամանակ տեղադրված բացասական և դրական ափսեի մեջ, երկու էլեկտրոդների միջոցով էներգիա են ստանում, անոդային օքսիդացում: Գրաֆիտի մակերեսը օքսիդացված է կարբոկացիայի։ Միևնույն ժամանակ, էլեկտրաստատիկ ներգրավման և կոնցենտրացիայի տարբերության դիֆուզիայի համակցված գործողության ներքո թթվային իոնները կամ այլ բևեռային ինտերկալանտ իոնները տեղադրվում են գրաֆիտի շերտերի միջև՝ ձևավորելով ընդարձակվող գրաֆիտ:
Քիմիական օքսիդացման մեթոդի համեմատ, ողջ գործընթացում ընդարձակվող գրաֆիտի պատրաստման էլեկտրաքիմիական մեթոդը առանց օքսիդանտի օգտագործման, բուժման քանակությունը մեծ է, քայքայիչ նյութերի մնացորդային քանակը փոքր է, էլեկտրոլիտը կարող է վերամշակվել ռեակցիայից հետո, թթվի քանակը կրճատվում է, ծախսերը խնայվում են, շրջակա միջավայրի աղտոտվածությունը կրճատվում է, սարքավորումների վնասը ցածր է և ծառայության ժամկետը երկարացվում է: Վերջին տարիներին էլեկտրաքիմիական մեթոդը աստիճանաբար դարձել է ընդլայնվող գրաֆիտի պատրաստման նախընտրելի մեթոդը: բազմաթիվ ձեռնարկություններ՝ բազմաթիվ առավելություններով:
Գազաֆազային դիֆուզիոն մեթոդն է ընդարձակվող գրաֆիտ արտադրել՝ ինտերկալատորի հետ գազային ձևով գրաֆիտի հետ շփվելու և միջակայքային ռեակցիայի միջոցով: Ընդհանուր առմամբ, գրաֆիտը և ներդիրը տեղադրվում են ջերմակայուն ապակե ռեակտորի երկու ծայրերում, և վակուումը մղվում է և կնքված, ուստի այն նաև հայտնի է որպես երկխցիկ մեթոդ: Այս մեթոդը հաճախ օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ հալոգեն -EG և ալկալի մետաղ -EG սինթեզելու համար:
Առավելությունները. ռեակտորի կառուցվածքը և կարգը կարելի է վերահսկել, իսկ ռեակտիվներն ու արտադրանքները հեշտությամբ կարելի է առանձնացնել:
Թերությունները. ռեակցիայի սարքն ավելի բարդ է, աշխատանքը ավելի բարդ է, ուստի ելքը սահմանափակ է, և ռեակցիան պետք է իրականացվի բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում, ժամանակն ավելի երկար է, իսկ ռեակցիայի պայմանները շատ բարձր են, նախապատրաստական միջավայրը պետք է. լինի վակուում, ուստի արտադրության արժեքը համեմատաբար բարձր է, հարմար չէ լայնածավալ արտադրական կիրառությունների համար:
Խառը հեղուկ փուլի մեթոդը ներդիր նյութը գրաֆիտի հետ ուղղակիորեն խառնելն է՝ իներտ գազի շարժունակության պաշտպանության կամ ջերմային ռեակցիայի կնքման համակարգի պաշտպանության ներքո՝ ընդարձակվող գրաֆիտ պատրաստելու համար: Այն սովորաբար օգտագործվում է ալկալիական մետաղ-գրաֆիտի միջշերտային միացությունների (GICs) սինթեզի համար։
Առավելությունները. Ռեակցիայի գործընթացը պարզ է, ռեակցիայի արագությունը՝ արագ, գրաֆիտի հումքի և ներդիրների հարաբերակցությունը փոխելով կարող է հասնել ընդարձակվող գրաֆիտի որոշակի կառուցվածքի և կազմի, որն ավելի հարմար է զանգվածային արտադրության համար:
Թերությունները. Ձևավորված արտադրանքը անկայուն է, դժվար է գործ ունենալ GIC-ների մակերեսին կցված ազատ ներդիր նյութի հետ, և դժվար է ապահովել գրաֆիտի միջշերտավոր միացությունների հետևողականությունը մեծ քանակությամբ սինթեզում:
Հալման մեթոդը գրաֆիտը խառնվող նյութի հետ խառնելն է և ջերմությունը՝ ընդարձակվող գրաֆիտ պատրաստելու համար: Ելնելով այն փաստից, որ էվեկտիկական բաղադրիչները կարող են իջեցնել համակարգի հալման կետը (յուրաքանչյուր բաղադրիչի հալման կետից ցածր), դա պատրաստման մեթոդ է: Երեք կամ բազմաբաղադրիչ ԳԻԿ-ներ՝ միաժամանակ երկու կամ ավելի նյութեր (որոնք պետք է կարողանան ձևավորել հալած աղային համակարգ) գրաֆիտի շերտերի միջև: Սովորաբար օգտագործվում են մետաղների քլորիդների պատրաստման համար՝ GIC-ներ:
Առավելությունները. Սինթեզի արտադրանքն ունի լավ կայունություն, հեշտ լվացվող, պարզ ռեակցիայի սարք, ցածր ռեակցիայի ջերմաստիճան, կարճ ժամանակ, հարմար է լայնածավալ արտադրության համար:
Թերությունները. դժվար է վերահսկել արտադրանքի պատվերի կառուցվածքը և կազմը ռեակցիայի գործընթացում, և դժվար է ապահովել արտադրանքի պատվերի կառուցվածքի և կազմի հետևողականությունը զանգվածային սինթեզում:
Ճնշման մեթոդը գրաֆիտի մատրիցը խառնելն է հողալկալիական մետաղի և հազվագյուտ հողային մետաղի փոշու հետ և արձագանքել՝ ճնշման պայմաններում M-GICS արտադրելու համար:
Թերությունները. Միայն այն դեպքում, երբ մետաղի գոլորշիների ճնշումը գերազանցում է որոշակի շեմը, կարող է իրականացվել ներդիրի ռեակցիա; Այնուամենայնիվ, ջերմաստիճանը չափազանց բարձր է, հեշտ է առաջացնել մետաղի և գրաֆիտի կարբիդների ձևավորում, բացասական ռեակցիա, ուստի ռեակցիայի ջերմաստիճանը պետք է կարգավորվի որոշակի միջակայքում: Հազվագյուտ հողային մետաղների տեղադրման ջերմաստիճանը շատ բարձր է, ուստի ճնշում պետք է կիրառվի նվազեցնել ռեակցիայի ջերմաստիճանը: Այս մեթոդը հարմար է ցածր հալման կետով մետաղական GICS պատրաստելու համար, սակայն սարքը բարդ է և շահագործման պահանջները խիստ են, ուստի այն այժմ հազվադեպ է օգտագործվում:
Պայթուցիկ մեթոդը սովորաբար օգտագործում է գրաֆիտ և ընդարձակող նյութ, ինչպիսիք են KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O պիրոպիրոս կամ խառնուրդներ, երբ այն տաքացվում է, գրաֆիտը միաժամանակ օքսիդացման և ինտերկալացիայի ռեակցիա կկատարի կամբիումի միացություն, որն այնուհետև ընդլայնվել է «պայթուցիկ» եղանակով, այդպիսով ստանալով ընդլայնված գրաֆիտ: Երբ մետաղական աղն օգտագործվում է որպես ընդարձակող նյութ, արտադրանքն ավելի բարդ է, որը ոչ միայն ունի ընդլայնված գրաֆիտ, այլև մետաղ:
