रासायनिक ऑक्सीकरण विधि विस्तार योग्य ग्रेफाइट तैयार करने की एक पारंपरिक विधि है। इस विधि में, प्राकृतिक फ्लेक ग्रेफाइट को उपयुक्त ऑक्सीडेंट और इंटरकैलेटिंग एजेंट के साथ मिलाया जाता है, एक निश्चित तापमान पर नियंत्रित किया जाता है, लगातार हिलाया जाता है, और विस्तार योग्य ग्रेफाइट प्राप्त करने के लिए धोया, फ़िल्टर और सुखाया जाता है। सरल उपकरण, सुविधाजनक संचालन और कम लागत के फायदे के साथ रासायनिक ऑक्सीकरण विधि उद्योग में अपेक्षाकृत परिपक्व विधि बन गई है।
रासायनिक ऑक्सीकरण की प्रक्रिया के चरणों में ऑक्सीकरण और अंतर्कलन शामिल है। ग्रेफाइट का ऑक्सीकरण विस्तार योग्य ग्रेफाइट के निर्माण के लिए मूल स्थिति है, क्योंकि अंतर्कलन प्रतिक्रिया सुचारू रूप से आगे बढ़ सकती है या नहीं, यह ग्रेफाइट परतों के बीच खुलने की डिग्री पर निर्भर करता है। और कमरे में प्राकृतिक ग्रेफाइट तापमान में उत्कृष्ट स्थिरता और एसिड और क्षार प्रतिरोध होता है, इसलिए यह एसिड और क्षार के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, इसलिए, ऑक्सीडेंट का जोड़ रासायनिक ऑक्सीकरण में एक आवश्यक प्रमुख घटक बन गया है।
ऑक्सीडेंट कई प्रकार के होते हैं, आम तौर पर उपयोग किए जाने वाले ऑक्सीडेंट ठोस ऑक्सीडेंट होते हैं (जैसे पोटेशियम परमैंगनेट, पोटेशियम डाइक्रोमेट, क्रोमियम ट्राइऑक्साइड, पोटेशियम क्लोरेट, आदि), कुछ ऑक्सीकरण तरल ऑक्सीडेंट (जैसे हाइड्रोजन पेरोक्साइड, नाइट्रिक एसिड, आदि) भी हो सकते हैं। ). हाल के वर्षों में यह पाया गया है कि पोटेशियम परमैंगनेट विस्तार योग्य ग्रेफाइट तैयार करने में उपयोग किया जाने वाला मुख्य ऑक्सीडेंट है।
ऑक्सीडाइज़र की क्रिया के तहत, ग्रेफाइट का ऑक्सीकरण होता है और ग्रेफाइट परत में तटस्थ नेटवर्क मैक्रोमोलेक्यूल्स सकारात्मक चार्ज के साथ प्लेनर मैक्रोमोलेक्यूल्स बन जाते हैं। उसी धनात्मक आवेश के प्रतिकारक प्रभाव के कारण ग्रेफाइट परतों के बीच की दूरी बढ़ जाती है, जो इंटरकेलेटर को ग्रेफाइट परत में सुचारू रूप से प्रवेश करने के लिए एक चैनल और स्थान प्रदान करती है। विस्तार योग्य ग्रेफाइट की तैयारी प्रक्रिया में, इंटरकैलेटिंग एजेंट मुख्य रूप से एसिड होता है। हाल के वर्षों में, शोधकर्ता मुख्य रूप से सल्फ्यूरिक एसिड, नाइट्रिक एसिड, फॉस्फोरिक एसिड, पर्क्लोरिक एसिड, मिश्रित एसिड और ग्लेशियल एसिटिक एसिड का उपयोग करते हैं।
इलेक्ट्रोकेमिकल विधि एक स्थिर धारा में है, इलेक्ट्रोलाइट, ग्रेफाइट और धातु सामग्री (स्टेनलेस स्टील सामग्री, प्लैटिनम प्लेट, लीड प्लेट, टाइटेनियम प्लेट इत्यादि) के रूप में डालने के जलीय घोल के साथ एक समग्र एनोड का निर्माण होता है, धातु सामग्री डाली जाती है कैथोड के रूप में इलेक्ट्रोलाइट, एक बंद लूप बनाता है; या इलेक्ट्रोलाइट में निलंबित ग्रेफाइट, इलेक्ट्रोलाइट में एक ही समय में नकारात्मक और सकारात्मक प्लेट में डाला जाता है, दो इलेक्ट्रोड के माध्यम से सक्रिय विधि, एनोडिक ऑक्सीकरण होता है। ग्रेफाइट की सतह कार्बोकेशन में ऑक्सीकृत हो जाती है। साथ ही, इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण और एकाग्रता अंतर प्रसार की संयुक्त कार्रवाई के तहत, एसिड आयन या अन्य ध्रुवीय इंटरकैलेंट आयन विस्तार योग्य ग्रेफाइट बनाने के लिए ग्रेफाइट परतों के बीच एम्बेडेड होते हैं।
रासायनिक ऑक्सीकरण विधि की तुलना में, ऑक्सीडेंट के उपयोग के बिना पूरी प्रक्रिया में विस्तार योग्य ग्रेफाइट की तैयारी के लिए इलेक्ट्रोकेमिकल विधि, उपचार की मात्रा बड़ी है, संक्षारक पदार्थों की अवशिष्ट मात्रा छोटी है, प्रतिक्रिया के बाद इलेक्ट्रोलाइट को पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है, एसिड की मात्रा कम हो जाती है, लागत बच जाती है, पर्यावरण प्रदूषण कम हो जाता है, उपकरण को नुकसान कम होता है, और सेवा जीवन बढ़ जाता है। हाल के वर्षों में, इलेक्ट्रोकेमिकल विधि धीरे-धीरे विस्तार योग्य ग्रेफाइट तैयार करने की पसंदीदा विधि बन गई है अनेक लाभ वाले अनेक उद्यम।
गैस-चरण प्रसार विधि गैसीय रूप में ग्रेफाइट के साथ इंटरकेलेटर से संपर्क करके और इंटरकैलेटिंग प्रतिक्रिया द्वारा विस्तार योग्य ग्रेफाइट का उत्पादन करना है। आम तौर पर, ग्रेफाइट और इंसर्ट को गर्मी प्रतिरोधी ग्लास रिएक्टर के दोनों सिरों पर रखा जाता है, और वैक्यूम को पंप किया जाता है और सीलबंद, इसलिए इसे दो-कक्षीय विधि के रूप में भी जाना जाता है। इस विधि का उपयोग अक्सर उद्योग में हैलाइड -ईजी और क्षार धातु -ईजी को संश्लेषित करने के लिए किया जाता है।
लाभ: रिएक्टर की संरचना और क्रम को नियंत्रित किया जा सकता है, और अभिकारकों और उत्पादों को आसानी से अलग किया जा सकता है।
नुकसान: प्रतिक्रिया उपकरण अधिक जटिल है, ऑपरेशन अधिक कठिन है, इसलिए आउटपुट सीमित है, और प्रतिक्रिया उच्च तापमान की स्थिति में की जानी है, समय लंबा है, और प्रतिक्रिया की स्थिति बहुत अधिक है, तैयारी का वातावरण होना चाहिए वैक्यूम होना, इसलिए उत्पादन लागत अपेक्षाकृत अधिक है, बड़े पैमाने पर उत्पादन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं है।
मिश्रित तरल चरण विधि विस्तार योग्य ग्रेफाइट तैयार करने के लिए हीटिंग प्रतिक्रिया के लिए अक्रिय गैस या सीलिंग प्रणाली की गतिशीलता की सुरक्षा के तहत सीधे सम्मिलित सामग्री को ग्रेफाइट के साथ मिलाना है। इसका उपयोग आमतौर पर क्षार धातु-ग्रेफाइट इंटरलामिनर यौगिकों (जीआईसी) के संश्लेषण के लिए किया जाता है।
लाभ: प्रतिक्रिया प्रक्रिया सरल है, प्रतिक्रिया की गति तेज है, ग्रेफाइट कच्चे माल और आवेषण के अनुपात को बदलकर विस्तार योग्य ग्रेफाइट की एक निश्चित संरचना और संरचना तक पहुंच सकते हैं, जो बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए अधिक उपयुक्त है।
नुकसान: गठित उत्पाद अस्थिर है, जीआईसी की सतह से जुड़े मुक्त सम्मिलित पदार्थ से निपटना मुश्किल है, और बड़ी संख्या में संश्लेषण होने पर ग्रेफाइट इंटरलैमेलर यौगिकों की स्थिरता सुनिश्चित करना मुश्किल है।
पिघलने की विधि विस्तार योग्य ग्रेफाइट तैयार करने के लिए ग्रेफाइट को अंतर्संबंधित सामग्री और गर्मी के साथ मिलाना है। इस तथ्य के आधार पर कि यूटेक्टिक घटक सिस्टम के पिघलने बिंदु (प्रत्येक घटक के पिघलने बिंदु से नीचे) को कम कर सकते हैं, यह तैयार करने की एक विधि है ग्रेफाइट परतों के बीच दो या दो से अधिक पदार्थों (जो पिघला हुआ नमक प्रणाली बनाने में सक्षम होना चाहिए) को एक साथ डालकर टर्नरी या मल्टीकंपोनेंट जीआईसी। आम तौर पर धातु क्लोराइड - जीआईसी की तैयारी में उपयोग किया जाता है।
लाभ: संश्लेषण उत्पाद में अच्छी स्थिरता, धोने में आसान, सरल प्रतिक्रिया उपकरण, कम प्रतिक्रिया तापमान, कम समय, बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त है।
नुकसान: प्रतिक्रिया प्रक्रिया में उत्पाद की ऑर्डर संरचना और संरचना को नियंत्रित करना मुश्किल है, और बड़े पैमाने पर संश्लेषण में उत्पाद की ऑर्डर संरचना और संरचना की स्थिरता सुनिश्चित करना मुश्किल है।
दबावयुक्त विधि ग्रेफाइट मैट्रिक्स को क्षारीय पृथ्वी धातु और दुर्लभ पृथ्वी धातु पाउडर के साथ मिलाना और दबाव वाली परिस्थितियों में एम-जीआईसीएस का उत्पादन करने के लिए प्रतिक्रिया करना है।
नुकसान: केवल जब धातु का वाष्प दबाव एक निश्चित सीमा से अधिक हो जाता है, तो सम्मिलन प्रतिक्रिया की जा सकती है; हालाँकि, तापमान बहुत अधिक है, धातु और ग्रेफाइट के कारण कार्बाइड बनना आसान है, नकारात्मक प्रतिक्रिया, इसलिए प्रतिक्रिया तापमान को एक निश्चित सीमा में विनियमित किया जाना चाहिए। दुर्लभ पृथ्वी धातुओं का सम्मिलन तापमान बहुत अधिक है, इसलिए दबाव लागू किया जाना चाहिए प्रतिक्रिया तापमान को कम करें। यह विधि कम पिघलने बिंदु के साथ धातु-जीआईसीएस की तैयारी के लिए उपयुक्त है, लेकिन डिवाइस जटिल है और ऑपरेशन की आवश्यकताएं सख्त हैं, इसलिए अब इसका उपयोग शायद ही कभी किया जाता है।
विस्फोटक विधि आम तौर पर ग्रेफाइट और विस्तार एजेंट जैसे कि KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O पायरोपाइरोस या तैयार मिश्रण का उपयोग करती है, जब इसे गर्म किया जाता है, तो ग्रेफाइट एक साथ ऑक्सीकरण और इंटरकलेशन प्रतिक्रिया कैंबियम यौगिक करेगा, जो तब होता है "विस्फोटक" तरीके से विस्तारित किया गया, इस प्रकार विस्तारित ग्रेफाइट प्राप्त हुआ। जब धातु नमक का उपयोग विस्तार एजेंट के रूप में किया जाता है, तो उत्पाद अधिक जटिल होता है, जिसमें न केवल विस्तारित ग्रेफाइट होता है, बल्कि धातु भी होती है।
