שיטת חמצון כימית היא שיטה מסורתית להכנת גרפיט הניתן להרחבה. בשיטה זו מערבבים גרפיט פתיתים טבעיים עם חומר חמצון וחומר אינטרקלציה מתאים, נשלט בטמפרטורה מסוימת, מערבבים כל הזמן, שוטפים, מסננים ומייבשים לקבלת גרפיט הניתן להרחבה. שיטת חמצון כימית הפכה לשיטה בוגרת יחסית בתעשייה עם יתרונות של ציוד פשוט, תפעול נוח ועלות נמוכה.
שלבי התהליך של חמצון כימי כוללים חמצון ואינטרקלציה. החמצון של גרפיט הוא התנאי הבסיסי להיווצרות גרפיט הניתן להרחבה, מכיוון שאם תגובת ההשתלה יכולה להתקדם בצורה חלקה תלויה במידת הפתיחה בין שכבות הגרפיט. וגרפיט טבעי בחדר לטמפרטורה יש יציבות מצוינת ועמידות לחומצות ולאלקליות, ולכן היא אינה מגיבה עם חומצה ואלקלי, לכן, הוספת חמצון הפכה למרכיב מפתח הכרחי בחמצון כימי.
ישנם סוגים רבים של מחמצנים, חומרים מחמצנים בשימוש בדרך כלל הם חומרים מחמצנים מוצקים (כגון אשלגן פרמנגנט, אשלגן דיכרומט, כרום טריאוקסיד, אשלגן כלורט וכו'), יכולים להיות גם חומרים חמצוניים נוזליים מחמצנים (כגון מי חמצן, חומצה חנקתית וכו'. ). נמצא בשנים האחרונות שאשלגן פרמנגנט הוא המחמצן העיקרי המשמש להכנת גרפיט הניתן להרחבה.
תחת פעולת המחמצן, הגרפיט מתחמצן ומקרומולקולות הרשת הניטרליות בשכבת הגרפיט הופכות למקרומולקולות מישוריות בעלות מטען חיובי. בשל ההשפעה הדוחה של אותו מטען חיובי, המרחק בין שכבות הגרפיט גדל, מה שמספק תעלה ומקום לאינטרקלטור להיכנס לשכבת הגרפיט בצורה חלקה. בתהליך ההכנה של גרפיט הניתן להרחבה, חומר האינטרקלציה הוא בעיקר חומצה. בשנים האחרונות משתמשים החוקרים בעיקר בחומצה גופרתית, חומצה חנקתית, חומצה זרחתית, חומצה פרכלורית, חומצה מעורבת וחומצה קרחונית.
השיטה האלקטרוכימית היא בזרם קבוע, כאשר התמיסה המימית של התוסף כחומרי האלקטרוליט, הגרפיט והמתכת (חומר נירוסטה, לוח פלטינה, לוח עופרת, לוח טיטניום וכו') מהווים אנודה מרוכבת, חומרי מתכת מוכנסים לתוך אלקטרוליט כקתודה, היוצר לולאה סגורה; או הגרפיט תלוי באלקטרוליט, באלקטרוליט בו זמנית מוכנס בלוח השלילי והחיובי, דרך שתי האלקטרודות מופעלות בשיטת אנרגיה, חמצון אנודי. פני השטח של גרפיט מתחמצנים לקרבוקציה. במקביל, תחת הפעולה המשולבת של משיכה אלקטרוסטטית ודיפוזיה של הבדלי ריכוזים, יונים חומציים או יוני אינטרקלנט אחרים קוטביים מוטמעים בין שכבות הגרפיט ליצירת גרפיט הניתן להרחבה.
בהשוואה לשיטת החמצון הכימי, השיטה האלקטרוכימית להכנת גרפיט מתרחב בכל התהליך ללא שימוש בחמצון, כמות הטיפול גדולה, כמות החומרים המאכלת הנותרת קטנה, ניתן למחזר את האלקטרוליט לאחר התגובה, כמות החומצה מצטמצמת, העלות נחסכת, הזיהום הסביבתי מצטמצם, הנזק לציוד נמוך וחיי השירות מתארכים. בשנים האחרונות השיטה האלקטרוכימית הפכה בהדרגה לשיטה המועדפת להכנת גרפיט הניתן להרחבה על ידי מפעלים רבים עם יתרונות רבים.
שיטת הדיפוזיה בשלבי גז היא לייצר גרפיט הניתן להרחבה על ידי מגע בין האינטרקלטור עם גרפיט בצורת גז ותגובת אינטרקלציה. באופן כללי, הגרפיט והאינסרט ממוקמים בשני קצותיו של כור הזכוכית העמיד בחום, והוואקום נשאב אטום, ולכן היא ידועה גם בתור השיטה הדו קאמרית. שיטה זו משמשת לעתים קרובות לסינתזה של הליד -EG ומתכת אלקלית -EG בתעשייה.
יתרונות: ניתן לשלוט במבנה ובסדר של הכור, ולהפריד בקלות בין המגיבים והמוצרים.
חסרונות: מכשיר התגובה מורכב יותר, הפעולה קשה יותר, ולכן התפוקה מוגבלת, והתגובה תתבצע בתנאי טמפרטורה גבוהים, הזמן ארוך יותר, ותנאי התגובה גבוהים מאוד, סביבת ההכנה חייבת להיות ואקום, כך שעלות הייצור גבוהה יחסית, לא מתאימה ליישומי ייצור בקנה מידה גדול.
שיטת השלב הנוזלי המעורב היא לערבב ישירות את החומר המוכנס עם גרפיט, תחת הגנת הניידות של גז אינרטי או מערכת איטום לתגובת חימום להכנת גרפיט הניתן להרחבה. הוא משמש בדרך כלל לסינתזה של תרכובות אינטרלמינריות מתכת אלקלי-גרפיט (GICs).
יתרונות: תהליך התגובה פשוט, מהירות התגובה מהירה, על ידי שינוי היחס בין חומרי הגלם והתוספות של גרפיט ניתן להגיע למבנה והרכב מסוים של גרפיט הניתן להרחבה, מתאים יותר לייצור המוני.
חסרונות: המוצר שנוצר אינו יציב, קשה להתמודד עם החומר המוחדר החופשי המחובר על פני השטח של GICs, וקשה להבטיח את העקביות של תרכובות interlamellar גרפיט כאשר מספר רב של סינתזה.
שיטת ההיתוך היא לערבב גרפיט עם חומר משלב וחום להכנת גרפיט הניתן להרחבה. בהתבסס על העובדה שרכיבים אוקטיים יכולים להוריד את נקודת ההיתוך של המערכת (מתחת לנקודת ההיתוך של כל רכיב), זוהי שיטה להכנה של GIC משולשים או מרובי רכיבים על ידי החדרת שני חומרים או יותר (שחייבים להיות מסוגלים ליצור מערכת מלח מותכת) בין שכבות גרפיט בו זמנית.משמש בדרך כלל בהכנת מתכת כלורידי - GICs.
יתרונות: למוצר הסינתזה יציבות טובה, קל לשטיפה, מכשיר תגובה פשוט, טמפרטורת תגובה נמוכה, זמן קצר, מתאים לייצור בקנה מידה גדול.
חסרונות: קשה לשלוט במבנה הסדר והרכב המוצר בתהליך התגובה, וקשה להבטיח את עקביות מבנה הסדר והרכב המוצר בסינתזה המונית.
השיטה בלחץ היא לערבב מטריצת גרפיט עם מתכת אדמה אלקליין ואבקת מתכת אדמה נדירה ולהגיב לייצור M-GICS בתנאי לחץ.
חסרונות: רק כאשר לחץ האדים של המתכת עולה על סף מסוים, ניתן לבצע את תגובת ההחדרה; עם זאת, הטמפרטורה גבוהה מדי, קל לגרום למתכת ולגרפיט ליצור קרבידים, תגובה שלילית, ולכן יש לווסת את טמפרטורת התגובה בטווח מסוים. טמפרטורת ההחדרה של מתכות אדמה נדירות גבוהה מאוד, ולכן יש להפעיל לחץ על להפחית את טמפרטורת התגובה.שיטה זו מתאימה להכנת מתכת-GICS עם נקודת התכה נמוכה, אך המכשיר מסובך ודרישות הפעולה קפדניות, כך שכעת משתמשים בה לעתים רחוקות.
שיטת הנפץ משתמשת בדרך כלל בגרפיט ובחומר התפשטות כגון KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O pyropyros או תערובות מוכנות, כאשר הוא מחומם, הגרפיט יעשה בו זמנית תרכובת קמביום חמצון ותגובת intercalation, אשר לאחר מכן מורחב בצורה "נפיצה", ובכך מקבל גרפיט מורחב. כאשר משתמשים במלח מתכת כסוכן התפשטות, המוצר מורכב יותר, אשר לא רק בעל גרפיט מורחב, אלא גם מתכת.
