विस्तार योग्य ग्रेफाइट तैयार करने के लिए रासायनिक ऑक्सीकरण विधि एक पारंपरिक विधि है। इस विधि में, प्राकृतिक परत ग्रेफाइट को उपयुक्त ऑक्सीडेंट और इंटरकेलेटिंग एजेंट के साथ मिलाया जाता है, जिसे एक निश्चित तापमान पर नियंत्रित किया जाता है, लगातार हिलाया जाता है, और धोया जाता है, फ़िल्टर किया जाता है और विस्तार योग्य ग्रेफाइट प्राप्त करने के लिए 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 के प्रक्रिया चरणों में ऑक्सीकरण और अंतःक्षेपण शामिल हैं। ग्रेफाइट का ऑक्सीकरण विस्तार योग्य ग्रेफाइट के गठन के लिए मूल शर्त है, क्योंकि क्या अंतःक्रिया प्रतिक्रिया सुचारू रूप से आगे बढ़ सकती है, 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 महत्वपूर्ण घटक बन गया है।
ऑक्सीडेंट कई प्रकार के होते हैं, आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले ऑक्सीडेंट ठोस ऑक्सीडेंट (जैसे पोटेशियम परमैंगनेट, पोटेशियम डाइक्रोमेट, क्रोमियम ट्रायऑक्साइड, पोटेशियम क्लोरेट, आदि) होते हैं, 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। समान 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। एक्सपेंडेबल ग्रेफाइट की तैयारी प्रक्रिया में, इंटरकेलेटिंग 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 निरंतर चालू है, इलेक्ट्रोलाइट, ग्रेफाइट और धातु सामग्री (स्टेनलेस स्टील सामग्री, प्लैटिनम प्लेट, लीड प्लेट, टाइटेनियम प्लेट, आदि) के रूप में डालने के जलीय घोल के साथ एक समग्र एनोड, धातु सामग्री डाली जाती है। कैथोड के रूप में इलेक्ट्रोलाइट, एक बंद लूप का निर्माण; 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 होते हैं। ग्रेफाइट की सतह कार्बोकेशन में ऑक्सीकृत हो जाती है। इसी समय, इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण और एकाग्रता अंतर प्रसार की संयुक्त क्रिया के तहत, एसिड आयन या अन्य ध्रुवीय इंटरकैलेंट आयन ग्रेफाइट परतों के बीच विस्तार योग्य ग्रेफाइट बनाने के लिए एम्बेडेड होते हैं।
रासायनिक ऑक्सीकरण विधि की तुलना में, ऑक्सीडेंट के उपयोग के बिना पूरी प्रक्रिया में विस्तार योग्य ग्रेफाइट की तैयारी के लिए विद्युत रासायनिक विधि, उपचार राशि 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 की क्षति कम हो जाती है, और सेवा जीवन बढ़ जाता है। हाल के वर्षों में, विद्युत रासायनिक विधि धीरे-धीरे विस्तार योग्य ग्रेफाइट तैयार करने के लिए पसंदीदा तरीका बन गई है कई लाभ के साथ कई उद्यम।
गैस-चरण प्रसार विधि गैसीय रूप में ग्रेफाइट के साथ इंटरकेलेटर से संपर्क करके विस्तार योग्य ग्रेफाइट का उत्पादन करना है और अंतःक्रियात्मक प्रतिक्रिया है। आम तौर पर, ग्रेफाइट और डालने को गर्मी प्रतिरोधी ग्लास रिएक्टर के दोनों सिरों पर रखा जाता है, और वैक्यूम को पंप किया जाता है और सीलबंद, इसलिए इसे दो-कक्ष विधि के रूप में भी जाना जाता है। इस विधि का उपयोग अक्सर उद्योग में हलाइड-ईजी और क्षार धातु-ईजी को संश्लेषित करने के लिए किया जाता है।
लाभ: रिएक्टर की संरचना और व्यवस्था 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 उच्च तापमान की स्थिति के तहत प्रतिक्रिया की जानी है, समय लंबा है, और प्रतिक्रिया की स्थिति बहुत अधिक है, तैयारी का वातावरण होना चाहिए वैक्यूम हो, 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 निष्क्रिय गैस या सीलिंग सिस्टम की गतिशीलता के संरक्षण के तहत सीधे ग्रेफाइट के साथ सम्मिलित सामग्री को मिश्रण करना है। यह आमतौर पर क्षार धातु-ग्रेफाइट इंटरलामिनर यौगिकों (जीआईसी) के संश्लेषण के लिए उपयोग किया जाता है।
लाभ: प्रतिक्रिया प्रक्रिया सरल है, प्रतिक्रिया की गति तेज है, ग्रेफाइट कच्चे माल और आवेषण के अनुपात को बदलकर बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए अधिक उपयुक्त विस्तार योग्य ग्रेफाइट की एक निश्चित संरचना और संरचना तक पहुंच सकता 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 इंटरलामेलर यौगिकों की स्थिरता सुनिश्चित करना मुश्किल है।
पिघलने की विधि ग्रेफाइट को इंटरकैलेटिंग सामग्री और गर्मी के साथ मिलाकर विस्तार योग्य ग्रेफाइट तैयार करना है। इस तथ्य के आधार पर कि यूटेक्टिक घटक सिस्टम के पिघलने बिंदु (प्रत्येक घटक के पिघलने बिंदु के नीचे) को कम कर सकते हैं, यह तैयारी के लिए एक विधि है एक साथ ग्रेफाइट परतों के बीच दो या दो से अधिक पदार्थ (जो पिघला हुआ नमक प्रणाली बनाने में सक्षम होना चाहिए) डालने से 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।
दबाव वाली विधि ग्रेफाइट मैट्रिक्स को क्षारीय पृथ्वी धातु और दुर्लभ पृथ्वी धातु पाउडर के साथ मिलाकर दबाव वाली परिस्थितियों में एम-जीआईसीएस का उत्पादन करने के लिए प्रतिक्रिया करती है।
नुकसान: केवल जब धातु का वाष्प दबाव एक निश्चित सीमा से अधिक हो जाता है, तो सम्मिलन प्रतिक्रिया की जा सकती है; हालांकि, तापमान बहुत अधिक है, कार्बाइड बनाने के लिए धातु और ग्रेफाइट का कारण आसान है, नकारात्मक प्रतिक्रिया है, इसलिए प्रतिक्रिया तापमान को एक निश्चित सीमा में विनियमित किया जाना चाहिए। दुर्लभ पृथ्वी धातुओं का सम्मिलन तापमान बहुत अधिक है, इसलिए दबाव को लागू किया जाना चाहिए प्रतिक्रिया तापमान को कम करें। यह विधि कम गलनांक के साथ धातु-जीआईसीएस की तैयारी के लिए उपयुक्त है, लेकिन डिवाइस जटिल है और संचालन की आवश्यकताएं सख्त हैं, इसलिए अब इसका उपयोग शायद ही कभी किया जाता है।
विस्फोटक विधि आम तौर पर ग्रेफाइट और विस्तार एजेंट जैसे KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O पायरोपायरोस या तैयार मिश्रण का उपयोग करती है, जब इसे गर्म किया जाता है, तो ग्रेफाइट एक साथ ऑक्सीकरण और अंतःक्षेपण प्रतिक्रिया कैंबियम यौगिक होगा, जो तब होता है एक "विस्फोटक" तरीके से विस्तारित, इस प्रकार विस्तारित ग्रेफाइट हो रहा है। जब धातु नमक का उपयोग विस्तार एजेंट के रूप में किया जाता है, तो उत्पाद अधिक जटिल होता है, जिसने न केवल ग्रेफाइट का विस्तार किया है, बल्कि धातु भी है।
