Metode oksidasi kimia adalah metode tradisional untuk membuat grafit yang dapat diperluas. Dalam metode ini, grafit serpihan alami dicampur dengan oksidan dan zat interkalasi yang sesuai, dikontrol pada suhu tertentu, diaduk terus-menerus, dan dicuci, disaring, dan dikeringkan untuk mendapatkan grafit yang dapat mengembang. Metode oksidasi kimia telah menjadi metode yang relatif matang di industri dengan keunggulan peralatan sederhana, pengoperasian yang mudah, dan biaya rendah.
Tahapan proses oksidasi kimia meliputi oksidasi dan interkalasi. Oksidasi grafit merupakan syarat dasar terbentuknya grafit pemuai, karena lancar tidaknya reaksi interkalasi tergantung pada derajat keterbukaan antar lapisan grafit. Dan grafit alam pada ruangan suhu memiliki stabilitas yang sangat baik dan ketahanan asam dan alkali, sehingga tidak bereaksi dengan asam dan alkali, oleh karena itu penambahan oksidan telah menjadi komponen kunci yang diperlukan dalam oksidasi kimia.
Oksidan ada banyak macamnya, umumnya oksidan yang digunakan adalah oksidan padat (seperti kalium permanganat, kalium dikromat, kromium trioksida, kalium klorat, dll), dapat juga berupa oksidan cair pengoksidasi (seperti hidrogen peroksida, asam nitrat, dll. ). Telah ditemukan dalam beberapa tahun terakhir bahwa kalium permanganat adalah oksidan utama yang digunakan dalam pembuatan grafit yang dapat diperluas.
Di bawah aksi oksidator, grafit dioksidasi dan makromolekul jaringan netral pada lapisan grafit menjadi makromolekul planar dengan muatan positif. Karena efek tolak-menolak dari muatan positif yang sama, jarak antara lapisan grafit bertambah, yang menyediakan saluran dan ruang bagi interkalator untuk memasuki lapisan grafit dengan lancar. Dalam proses pembuatan grafit yang dapat diperluas, zat interkalasi sebagian besar berupa asam. Dalam beberapa tahun terakhir, para peneliti terutama menggunakan asam sulfat, asam nitrat, asam fosfat, asam perklorat, asam campuran, dan asam asetat glasial.
Metode elektrokimia adalah dalam arus konstan, dengan larutan berair dari sisipan sebagai elektrolit, grafit dan bahan logam (bahan baja tahan karat, pelat platinum, pelat timah, pelat titanium, dll.) merupakan anoda komposit, bahan logam dimasukkan ke dalam elektrolit sebagai katoda, membentuk loop tertutup; Atau grafit yang tersuspensi dalam elektrolit, dalam elektrolit sekaligus dimasukkan ke dalam pelat negatif dan positif, melalui dua elektroda diberi energi dengan metode oksidasi anodik. Permukaan grafit dioksidasi menjadi karbokation. Pada saat yang sama, di bawah aksi gabungan tarikan elektrostatik dan difusi perbedaan konsentrasi, ion asam atau ion intercalant polar lainnya tertanam di antara lapisan grafit untuk membentuk grafit yang dapat diperluas.
Dibandingkan dengan metode oksidasi kimia, metode elektrokimia untuk pembuatan grafit yang dapat diperluas dalam keseluruhan proses tanpa menggunakan oksidan, jumlah perlakuannya besar, jumlah sisa zat korosifnya kecil, elektrolit dapat didaur ulang setelah reaksi, jumlah asam berkurang, biaya dihemat, pencemaran lingkungan berkurang, kerusakan peralatan rendah, dan masa pakai diperpanjang. Dalam beberapa tahun terakhir, metode elektrokimia secara bertahap menjadi metode pilihan untuk menyiapkan grafit yang dapat diperluas dengan banyak perusahaan dengan banyak keuntungan.
Metode difusi fase gas adalah menghasilkan grafit yang dapat diperluas dengan mengontakkan interkalator dengan grafit dalam bentuk gas dan reaksi interkalasi. Umumnya, grafit dan sisipan ditempatkan di kedua ujung reaktor kaca tahan panas, dan vakum dipompa dan disegel, sehingga dikenal juga dengan metode dua ruang. Metode ini sering digunakan untuk mensintesis halida -EG dan logam alkali -EG di industri.
Keuntungan: struktur dan tatanan reaktor dapat dikontrol, serta reaktan dan produk dapat dengan mudah dipisahkan.
Kekurangan: alat reaksi lebih kompleks, pengoperasian lebih sulit, sehingga keluaran terbatas, dan reaksi dilakukan pada kondisi suhu tinggi, waktu lebih lama, dan kondisi reaksi sangat tinggi, lingkungan persiapan harus bersifat vakum, sehingga biaya produksinya relatif tinggi, tidak cocok untuk aplikasi produksi skala besar.
Metode fase cair campuran adalah dengan langsung mencampur bahan yang dimasukkan dengan grafit, di bawah perlindungan mobilitas gas inert atau sistem penyegelan untuk reaksi pemanasan untuk menyiapkan grafit yang dapat diperluas. Ini biasanya digunakan untuk sintesis senyawa interlaminar logam alkali-grafit (GICs).
Keuntungan: Proses reaksinya sederhana, kecepatan reaksinya cepat, dengan mengubah rasio bahan baku grafit dan sisipan dapat mencapai struktur dan komposisi grafit tertentu yang dapat diperluas, lebih cocok untuk produksi massal.
Kekurangan: Produk yang terbentuk tidak stabil, sulit untuk menangani zat bebas yang menempel pada permukaan GIC, dan sulit untuk memastikan konsistensi senyawa interlamelar grafit ketika sintesis dalam jumlah besar.
Cara peleburannya adalah dengan mencampurkan grafit dengan bahan interkalasi dan panas untuk menghasilkan grafit yang dapat mengembang. Berdasarkan fakta bahwa komponen eutektik dapat menurunkan titik leleh sistem (di bawah titik leleh masing-masing komponen), maka merupakan metode pembuatannya. GIC terner atau multikomponen dengan memasukkan dua atau lebih zat (yang harus mampu membentuk sistem garam cair) di antara lapisan grafit secara bersamaan. Umumnya digunakan dalam pembuatan klorida logam - GIC.
Keunggulan: Produk sintesis memiliki kestabilan yang baik, mudah dicuci, alat reaksi sederhana, suhu reaksi rendah, waktu singkat, cocok untuk produksi skala besar.
Kekurangan: sulit untuk mengontrol struktur keteraturan dan komposisi produk dalam proses reaksi, dan sulit untuk memastikan konsistensi struktur keteraturan dan komposisi produk dalam sintesis massal.
Metode bertekanan adalah dengan mencampurkan matriks grafit dengan logam alkali tanah dan bubuk logam tanah jarang dan bereaksi menghasilkan M-GICS dalam kondisi bertekanan.
Kekurangan: Hanya ketika tekanan uap logam melebihi ambang batas tertentu, reaksi penyisipan dapat dilakukan; Namun suhu yang terlalu tinggi mudah menyebabkan logam dan grafit membentuk karbida, bereaksi negatif, sehingga suhu reaksi harus diatur dalam kisaran tertentu. Suhu penyisipan logam tanah jarang sangat tinggi, sehingga harus diberikan tekanan pada mengurangi suhu reaksi. Metode ini cocok untuk pembuatan logam-GICS dengan titik leleh rendah, tetapi perangkatnya rumit dan persyaratan pengoperasiannya ketat, sehingga jarang digunakan sekarang.
Metode peledakan pada umumnya menggunakan grafit dan bahan pemuai seperti KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O piropiro atau campuran yang dibuat, jika dipanaskan, grafit akan secara simultan mengalami oksidasi dan reaksi interkalasi senyawa kambium, yang kemudian dihasilkan diperluas dengan cara yang "meledak", sehingga diperoleh grafit yang diperluas. Ketika garam logam digunakan sebagai bahan pemuai, produknya menjadi lebih kompleks, yang tidak hanya memiliki grafit yang diperluas, tetapi juga logam.
