Химиялық тотығу әдісі кеңейетін графитті дайындаудың дәстүрлі әдісі болып табылады. Бұл әдісте табиғи үлпек графитін тиісті тотықтырғышпен және интеркализатормен араластырады, белгілі бір температурада бақыланады, үнемі араластырады және кеңейетін графит алу үшін жуылады, сүзіледі және кептіріледі. Химиялық тотықтыру әдісі қарапайым жабдықтың артықшылықтарымен, ыңғайлы жұмысымен және арзан құнымен өнеркәсіпте салыстырмалы түрде жетілген әдіс болды.
Химиялық тотығу процесінің қадамдары тотығу және интеркалацияны қамтиды. Графиттің тотығуы кеңейетін графиттің пайда болуының негізгі шарты болып табылады, өйткені интеркалация реакциясының бірқалыпты жүруі графит қабаттары арасындағы ашылу дәрежесіне байланысты. Ал бөлмедегі табиғи графит температура тамаша тұрақтылыққа және қышқыл мен сілтіге төзімділікке ие, сондықтан ол қышқылмен және сілтімен әрекеттеспейді, сондықтан тотықтырғышты қосу химиялық тотығудың қажетті негізгі компоненті болды.
Тотықтырғыштардың көптеген түрлері бар, әдетте қолданылатын тотықтырғыштар қатты тотықтырғыштар (мысалы, калий перманганаты, калий бихроматы, хром триоксиді, калий хлораты және т.б.), сонымен қатар кейбір тотықтырғыш сұйық тотықтырғыштар (мысалы, сутегі асқын тотығы, азот қышқылы және т. ). Соңғы жылдары калий перманганаты кеңейетін графитті дайындауда қолданылатын негізгі тотықтырғыш екені анықталды.
Тотықтырғыштың әсерінен графит тотығады және графит қабатындағы бейтарап желілік макромолекулалар оң зарядты жазық макромолекулаларға айналады. Бірдей оң зарядтың кері итеру әсерінен графит қабаттары арасындағы қашықтық ұлғаяды, бұл интеркалатордың графит қабатына біркелкі енуі үшін арна мен кеңістікті қамтамасыз етеді. Кеңейтілетін графитті дайындау процесінде интеркалирлеуші агент негізінен қышқыл болып табылады. Соңғы жылдары зерттеушілер негізінен күкірт қышқылын, азот қышқылын, фосфор қышқылын, перхлор қышқылын, аралас қышқылды және мұзды сірке қышқылын пайдаланады.
Электрохимиялық әдіс тұрақты токта, электролит, графит және металл материалдар (тот баспайтын болаттан жасалған материал, платина пластина, қорғасын пластина, титан пластина және т.б.) кірістірудің сулы ерітіндісімен композициялық анодты құрайды, металл материалдары кіріктірілген. тұйық контурды құрайтын катод ретінде электролит; Немесе электролитте суспензияланған графит, электролитте бір мезгілде теріс және оң пластинкаға енгізіледі, екі электрод арқылы энергиямен анодты тотығу әдісі жүзеге асырылады. Графиттің беті карбокацияға дейін тотығады. Сонымен бірге электростатикалық тартылыс пен концентрация айырмашылығының диффузиясының біріккен әсерінен қышқыл иондары немесе басқа полярлық интеркалант иондары кеңейетін графит түзу үшін графит қабаттарының арасына енеді.
Химиялық тотығу әдісімен салыстырғанда, тотықтырғышты қолданбай бүкіл процесте кеңейетін графитті дайындаудың электрохимиялық әдісі, өңдеу мөлшері үлкен, коррозиялық заттардың қалдық мөлшері аз, реакциядан кейін электролит қайта өңделуі мүмкін, қышқылдың мөлшері азаяды, өзіндік құны үнемделеді, қоршаған ортаның ластануы азаяды, жабдықтың зақымдалуы аз және қызмет ету мерзімі ұзарады. Соңғы жылдары электрохимиялық әдіс біртіндеп кеңейтілетін графитті дайындаудың қолайлы әдісіне айналды. көптеген артықшылықтары бар көптеген кәсіпорындар.
Газ фазалық диффузиялық әдіс интеркалаторды газ тәрізді графитпен байланыстыру және интеркалациялау реакциясы арқылы кеңейтілетін графитті алу болып табылады. Әдетте, графит пен кірістіру ыстыққа төзімді шыны реактордың екі ұшына орналастырылады, ал вакуум сорылады және тығыздалған, сондықтан ол екі камералы әдіс ретінде де белгілі. Бұл әдіс көбінесе өнеркәсіпте галогенді -EG және сілтілі металл -EG синтездеу үшін қолданылады.
Артықшылықтары: реактордың құрылымы мен тәртібін басқаруға болады, ал реакцияға түсетін заттар мен өнімдерді оңай бөлуге болады.
Кемшіліктері: реакция құрылғысы күрделірек, жұмыс қиынырақ, сондықтан шығу шектеулі және жоғары температура жағдайында жүзеге асырылатын реакция, уақыт ұзағырақ және реакция жағдайлары өте жоғары, дайындық ортасы вакуум болуы керек, сондықтан өндіріс құны салыстырмалы түрде жоғары, кең ауқымды өндіріске жарамайды.
Аралас сұйық фазалық әдіс инертті газдың қозғалғыштығын қорғаумен немесе кеңейтілетін графитті дайындау үшін қыздыру реакциясы үшін тығыздағыш жүйемен енгізілген материалды графитпен тікелей араластыру болып табылады. Ол әдетте сілтілі металл-графитті қабатаралық қосылыстарды (ГИК) синтездеу үшін қолданылады.
Артықшылықтары: Реакция процесі қарапайым, реакция жылдамдығы жылдам, графит шикізаты мен кірістіру қатынасын өзгерту арқылы кеңейетін графиттің белгілі бір құрылымы мен құрамына жетуі мүмкін, жаппай өндіріске қолайлы.
Кемшіліктері: Түзілген өнім тұрақсыз, ГИК-тердің бетіне бекітілген бос енгізілген затпен күресу қиын, ал графиттік қабатаралық қосылыстардың көп мөлшерде синтезделу кезінде консистенциясын қамтамасыз ету қиын.
Балқыту әдісі графитті интеркалирлеуші материалмен араластыру және кеңейетін графитті дайындау үшін қыздыру болып табылады. Эвтектикалық компоненттер жүйенің балқу температурасын (әрбір компоненттің балқу температурасынан төмен) төмендетуі мүмкін екендігіне негізделген, бұл графит қабаттарының арасына бір мезгілде екі немесе одан да көп заттарды (ол балқытылған тұз жүйесін құра алуы керек) енгізу арқылы үштік немесе көпкомпонентті ГИК-терді.
Артықшылықтары: Синтез өнімінің тұрақтылығы жақсы, жууға оңай, реакциялық құрылғысы қарапайым, реакция температурасы төмен, уақыт аз, ауқымды өндіріске жарамды.
Кемшіліктері: реакция процесінде өнімнің реттік құрылымы мен құрамын бақылау қиын, ал массалық синтезде өнімнің реттік құрылымы мен құрамының сәйкестігін қамтамасыз ету қиын.
Қысыммен жұмыс істейтін әдіс графит матрицасын сілтілі жер металымен және сирек жер металдарының ұнтағымен араластыру және қысымды жағдайларда M-GICS алу үшін әрекеттесу болып табылады.
Кемшіліктері: Металлдың бу қысымы белгілі бір шекті шектен асқанда ғана кірістіру реакциясын жүргізуге болады; Дегенмен, температура тым жоғары, металл мен графиттің карбидтердің пайда болуын тудыруы оңай, теріс реакция, сондықтан реакция температурасы белгілі бір диапазонда реттелуі керек. Сирек кездесетін металдардың кірістіру температурасы өте жоғары, сондықтан қысымды қолдану керек. реакция температурасын төмендету.Бұл әдіс балқу температурасы төмен металл-GICS дайындау үшін жарамды, бірақ құрылғы күрделі және жұмыс талаптары қатаң, сондықтан ол қазір сирек қолданылады.
Жарылғыш әдіс әдетте графит пен KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O пиропирос сияқты кеңейту агентін немесе дайындалған қоспаларды пайдаланады, ол қыздырылған кезде графит бір уақытта тотығу және камбий қосылысының интеркалациялану реакциясына түседі. «жарылғыш» жолмен кеңейтілген, осылайша кеңейтілген графитті алады. Кеңейткіш агент ретінде металл тұзын пайдаланған кезде өнім күрделірек, оның құрамында тек кеңейтілген графит ғана емес, сонымен қатар металл бар.
