O método de oxidación química é un método tradicional para preparar grafito expandible. Neste método, o grafito en escamas natural mestúrase con axente oxidante e intercalante adecuado, contrólase a unha determinada temperatura, axítase constantemente e lávase, filtra e seca para obter grafito expandible. O método de oxidación química converteuse nun método relativamente maduro na industria coas vantaxes de equipos sinxelos, operación conveniente e baixo custo.
Os pasos do proceso de oxidación química inclúen a oxidación e intercalación. A oxidación do grafito é a condición básica para a formación de grafito expandible, porque se a reacción de intercalación pode continuar sen problemas depende do grao de apertura entre as capas de grafito. a temperatura ten unha excelente estabilidade e resistencia ao ácido e aos álcalis, polo que non reacciona con ácidos e álcalis, polo tanto, a adición de oxidante converteuse nun compoñente clave necesario na oxidación química.
Hai moitos tipos de oxidantes, os oxidantes usados xeralmente son oxidantes sólidos (como permanganato de potasio, dicromato de potasio, trióxido de cromo, clorato de potasio, etc.), tamén poden ser algúns oxidantes líquidos oxidantes (como peróxido de hidróxeno, ácido nítrico, etc.). ). Descubrírase nos últimos anos que o permanganato de potasio é o principal oxidante empregado na preparación de grafito expandible.
Baixo a acción do oxidante, o grafito oxídase e as macromoléculas de rede neutras da capa de grafito convértense en macromoléculas planas con carga positiva. Debido ao efecto repulsivo da mesma carga positiva, a distancia entre as capas de grafito aumenta, o que proporciona unha canle e espazo para que o intercalador entre na capa de grafito sen problemas. No proceso de preparación do grafito expandible, o axente intercalante é principalmente ácido. Nos últimos anos, os investigadores utilizan principalmente ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido perclórico, ácido mixto e ácido acético glacial.
O método electroquímico está en corrente constante, coa solución acuosa do inserto xa que os electrólitos, grafito e materiais metálicos (material de aceiro inoxidable, placa de platino, placa de chumbo, placa de titanio, etc.) constitúen un ánodo composto, materiais metálicos inseridos no electrólito como cátodo, formando un lazo pechado; Ou o grafito suspendido no electrólito, no electrolito ao mesmo tempo inserido na placa negativa e positiva, a través dos dous electrodos son energizados método, oxidación anódica. A superficie do grafito oxídase ata carbocución. Ao mesmo tempo, baixo a acción combinada de atracción electrostática e difusión da diferenza de concentración, os ións ácidos ou outros ións intercalantes polares incrúvanse entre as capas de grafito para formar grafito expandible.
En comparación co método de oxidación química, o método electroquímico para a preparación de grafito expansible en todo o proceso sen o uso de oxidante, a cantidade de tratamento é grande, a cantidade residual de substancias corrosivas é pequena, o electrólito pódese reciclar despois da reacción. redúcese a cantidade de ácido, afórrase o custo, redúcese a contaminación ambiental, o dano ao equipo é baixo e a vida útil esténdese. Nos últimos anos, o método electroquímico converteuse gradualmente no método preferido para preparar grafito expandible mediante moitas empresas con moitas vantaxes.
O método de difusión en fase gaseosa é producir grafito expandible contactando o intercalador con grafito en forma gaseosa e reacción de intercalación. Xeralmente, o grafito e o inserto colócanse nos dous extremos do reactor de vidro resistente á calor e bombéase o baleiro e selado, polo que tamén se coñece como método de dúas cámaras. Este método úsase a miúdo para sintetizar haluros -EG e metal alcalino -EG na industria.
Vantaxes: pódese controlar a estrutura e a orde do reactor e separar facilmente os reactivos e os produtos.
Desvantaxes: o dispositivo de reacción é máis complexo, o funcionamento é máis difícil, polo que a saída é limitada e a reacción a realizar en condicións de alta temperatura, o tempo é máis longo e as condicións de reacción son moi altas, o ambiente de preparación debe ser baleiro, polo que o custo de produción é relativamente alto, non apto para aplicacións de produción a grande escala.
O método de fase líquida mixta consiste en mesturar directamente o material inserido con grafito, baixo a protección da mobilidade do gas inerte ou do sistema de selado para a reacción de quentamento para preparar grafito expandible. Adóitase usar para a síntese de compostos interlaminares de metal alcalino-grafito (GIC).
Vantaxes: o proceso de reacción é sinxelo, a velocidade de reacción é rápida, ao cambiar a proporción de materias primas de grafito e insercións pode alcanzar unha determinada estrutura e composición de grafito expandible, máis axeitada para a produción en masa.
Desvantaxes: o produto formado é inestable, é difícil tratar coa substancia inserida libre unida á superficie dos GIC e é difícil garantir a consistencia dos compostos interlamelares de grafito cando hai un gran número de síntese.
O método de fusión consiste en mesturar grafito con material intercalante e calor para preparar grafito expandible. Baseado no feito de que os compoñentes eutécticos poden baixar o punto de fusión do sistema (por debaixo do punto de fusión de cada compoñente), é un método para a preparación de CPG ternarios ou multicompoñentes mediante a inserción de dúas ou máis substancias (que deben ser capaces de formar un sistema de sal fundido) entre capas de grafito simultaneamente.Utilízase xeralmente na preparación de cloruros metálicos - CPG.
Vantaxes: o produto de síntese ten boa estabilidade, fácil de lavar, dispositivo de reacción sinxelo, baixa temperatura de reacción, pouco tempo, adecuado para a produción a grande escala.
Desvantaxes: é difícil controlar a estrutura e a composición do produto no proceso de reacción e é difícil garantir a consistencia da estrutura e composición do produto na síntese masiva.
O método presurizado consiste en mesturar matriz de grafito con metal alcalinotérreo e po de metal de terras raras e reaccionar para producir M-GICS en condicións de presión.
Desvantaxes: só cando a presión de vapor do metal supera un determinado limiar, pódese levar a cabo a reacción de inserción; Non obstante, a temperatura é demasiado alta, é fácil de provocar que o metal e o grafito formen carburos, reacción negativa, polo que a temperatura de reacción debe regularse nun determinado rango. reduce a temperatura de reacción. Este método é adecuado para a preparación de metal-GICS con baixo punto de fusión, pero o dispositivo é complicado e os requisitos de funcionamento son estritos, polo que raramente se usa agora.
O método explosivo normalmente emprega grafito e axentes de expansión como KClO4, Mg (ClO4) 2 · nH2O, Zn (NO3) 2 · nH2O piropiros ou mesturas preparadas, cando se quenta, o grafito terá simultaneamente unha reacción de oxidación e intercalación composto cambium, que é entón expandido dun xeito "explosivo", obtendo así grafito expandido. Cando se usa o sal de metal como axente de expansión, o produto é máis complexo, que non só ten grafito expandido, senón tamén metal.
