Il metodo di ossidazione chimica è un metodo tradizionale per la preparazione della grafite espandibile. In questo metodo, la grafite in scaglie naturale viene miscelata con un opportuno ossidante e agente intercalante, controllata a una certa temperatura, costantemente agitata e lavata, filtrata ed essiccata per ottenere grafite espandibile. Il metodo di ossidazione chimica è diventato un metodo relativamente maturo nell'industria con i vantaggi di attrezzature semplici, funzionamento conveniente e basso costo.
Le fasi del processo di ossidazione chimica includono l'ossidazione e l'intercalazione. L'ossidazione della grafite è la condizione di base per la formazione di grafite espandibile, perché se la reazione di intercalazione può procedere senza intoppi dipende dal grado di apertura tra gli strati di grafite. E la grafite naturale nella stanza la temperatura ha un'eccellente stabilità e resistenza agli acidi e agli alcali, quindi non reagisce con acidi e alcali, quindi l'aggiunta di ossidante è diventata un componente chiave necessario nell'ossidazione chimica.
Esistono molti tipi di ossidanti, gli ossidanti generalmente usati sono ossidanti solidi (come permanganato di potassio, dicromato di potassio, triossido di cromo, clorato di potassio, ecc.), Possono anche essere alcuni ossidanti liquidi ossidanti (come perossido di idrogeno, acido nitrico, ecc. ). Si è scoperto negli ultimi anni che il permanganato di potassio è il principale ossidante utilizzato nella preparazione della grafite espandibile.
Sotto l'azione dell'ossidante, la grafite viene ossidata e le macromolecole a rete neutra nello strato di grafite diventano macromolecole planari con carica positiva. A causa dell'effetto repulsivo della stessa carica positiva, la distanza tra gli strati di grafite aumenta, il che fornisce un canale e uno spazio affinché l'intercalante possa entrare senza problemi nello strato di grafite. Nel processo di preparazione della grafite espandibile, l'agente intercalante è principalmente acido. Negli ultimi anni, i ricercatori utilizzano principalmente acido solforico, acido nitrico, acido fosforico, acido perclorico, acido misto e acido acetico glaciale.
Il metodo elettrochimico è in corrente costante, con la soluzione acquosa dell'inserto poiché l'elettrolita, la grafite e i materiali metallici (materiale in acciaio inossidabile, piastra di platino, piastra di piombo, piastra di titanio, ecc.) costituiscono un anodo composito, i materiali metallici inseriti nel elettrolita come catodo, formando un anello chiuso; Oppure la grafite sospesa nell'elettrolita, nell'elettrolita inserita contemporaneamente nella piastra negativa e positiva, tramite i due elettrodi vengono eccitati metodo, ossidazione anodica. La superficie della grafite è ossidata a carbocatione. Allo stesso tempo, sotto l'azione combinata dell'attrazione elettrostatica e della diffusione della differenza di concentrazione, ioni acidi o altri ioni intercalanti polari sono incorporati tra gli strati di grafite per formare grafite espandibile.
Rispetto al metodo di ossidazione chimica, il metodo elettrochimico per la preparazione della grafite espandibile nell'intero processo senza l'uso di ossidante, la quantità di trattamento è grande, la quantità residua di sostanze corrosive è piccola, l'elettrolita può essere riciclato dopo la reazione, la quantità di acido è ridotta, il costo è risparmiato, l'inquinamento ambientale è ridotto, il danno all'apparecchiatura è basso e la durata è estesa. Negli ultimi anni, il metodo elettrochimico è diventato gradualmente il metodo preferito per preparare la grafite espandibile da tante imprese con tanti vantaggi.
Il metodo di diffusione in fase gassosa consiste nel produrre grafite espandibile mettendo in contatto l'intercalante con la grafite in forma gassosa e la reazione intercalante. sigillato, quindi è anche noto come metodo a due camere. Questo metodo viene spesso utilizzato per sintetizzare l'alogenuro -EG e il metallo alcalino -EG nell'industria.
Vantaggi: la struttura e l'ordine del reattore possono essere controllati e i reagenti e i prodotti possono essere facilmente separati.
Svantaggi: il dispositivo di reazione è più complesso, l'operazione è più difficile, quindi l'uscita è limitata e la reazione da eseguire in condizioni di alta temperatura, il tempo è più lungo e le condizioni di reazione sono molto elevate, l'ambiente di preparazione deve essere vuoto, quindi il costo di produzione è relativamente alto, non adatto per applicazioni di produzione su larga scala.
Il metodo in fase liquida mista consiste nel miscelare direttamente il materiale inserito con la grafite, sotto la protezione della mobilità del gas inerte o del sistema di tenuta per la reazione di riscaldamento per preparare la grafite espandibile. È comunemente usato per la sintesi di composti interlaminari di metallo alcalino-grafite (GIC).
Vantaggi: il processo di reazione è semplice, la velocità di reazione è veloce, modificando il rapporto tra materie prime e inserti di grafite è possibile raggiungere una certa struttura e composizione di grafite espandibile, più adatta per la produzione di massa.
Svantaggi: il prodotto formato è instabile, è difficile trattare con la sostanza inserita libera attaccata alla superficie dei GIC ed è difficile garantire la consistenza dei composti interlamellari di grafite quando un gran numero di sintesi.
Il metodo di fusione consiste nel mescolare la grafite con materiale intercalante e calore per preparare grafite espandibile. Basandosi sul fatto che i componenti eutettici possono abbassare il punto di fusione del sistema (al di sotto del punto di fusione di ciascun componente), è un metodo per la preparazione di GIC ternari o multicomponenti mediante l'inserimento simultaneo di due o più sostanze (che devono essere in grado di formare un sistema di sali fusi) tra strati di grafite. Generalmente utilizzato nella preparazione di cloruri metallici - GIC.
Vantaggi: il prodotto di sintesi ha una buona stabilità, facile da lavare, semplice dispositivo di reazione, bassa temperatura di reazione, breve tempo, adatto per la produzione su larga scala.
Svantaggi: è difficile controllare la struttura dell'ordine e la composizione del prodotto nel processo di reazione ed è difficile garantire la coerenza della struttura dell'ordine e la composizione del prodotto nella sintesi di massa.
Il metodo pressurizzato consiste nel mescolare la matrice di grafite con metallo alcalino-terroso e polvere di metalli delle terre rare e reagire per produrre M-GICS in condizioni pressurizzate.
Svantaggi: Solo quando la tensione di vapore del metallo supera una certa soglia, si può effettuare la reazione di inserimento; Tuttavia, la temperatura è troppo alta, è facile che metallo e grafite formino carburi, reazione negativa, quindi la temperatura di reazione deve essere regolata in un certo intervallo. La temperatura di inserimento dei metalli delle terre rare è molto alta, quindi è necessario applicare pressione a ridurre la temperatura di reazione.Questo metodo è adatto per la preparazione di metallo-GICS con basso punto di fusione, ma il dispositivo è complicato e i requisiti operativi sono rigorosi, quindi ora è usato raramente.
Il metodo esplosivo generalmente utilizza grafite e agente di espansione come KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O piropiro o miscele preparate, quando viene riscaldata, la grafite sarà contemporaneamente ossidazione e reazione di intercalazione composto del cambio, che viene quindi espanso in modo "esplosivo", ottenendo così grafite espansa. Quando si usa sale metallico come agente di espansione, il prodotto è più complesso, che non ha solo grafite espansa, ma anche metallo.
