שיטת חמצון כימי היא שיטה מסורתית להכנת גרפיט הניתן להרחבה. בשיטה זו, גרפיט פתית טבעי מעורבב עם חמצון מתאים וחומר אינטרליזציה מתאים, נשלט בטמפרטורה מסוימת, מערבבים כל הזמן, ושוטפים, מסוננים ויובשים לקבלת גרפיט הניתן להרחבה. שיטת החמצון הכימי הפכה לשיטה בוגרת יחסית בתעשייה עם יתרונות של ציוד פשוט, הפעלה נוחה ועלות נמוכה.
שלבי התהליך של חמצון כימי כוללים חמצון ואינטרקלציה. חמצון הגרפיט הוא התנאי הבסיסי ליצירת גרפיט הניתן להרחבה, כי אם תגובת האינטרקלציה יכולה להתקיים בצורה חלקה תלויה במידת הפתיחה בין שכבות הגרפיט. וגרפיט טבעי בחדר. לטמפרטורה יש יציבות מעולה ועמידות בפני חומצה ואלקלי, ולכן היא אינה מגיבה עם חומצה ואלקלי, ולכן תוספת של חמצון הפכה למרכיב מרכזי הכרחי בחמצון כימי.
ישנם סוגים רבים של חמצון, בדרך כלל חמצון בשימוש הוא חמצון מוצק (כגון אשלגן פרמנגנט, אשלגן דיכרומט, כרום טריוקסיד, אשלגן כלור וכו '), יכול להיות גם כמה חמצון נוזלי מחמצן (כגון מי חמצן, חומצה חנקתית וכו'. ). בשנים האחרונות נמצא כי אשלגן פרמנגנט הוא החמצן העיקרי המשמש להכנת גרפיט הניתן להרחבה.
תחת הפעולה של מחמצן, הגרפיט מתחמצן והמקרו -מולקולות הרשת הנייטרליות בשכבת הגרפיט הופכות למקרומולקולות מישוריות בעלות מטען חיובי. בשל ההשפעה הדוחה של אותו מטען חיובי, המרחק בין שכבות הגרפיט גדל, מה שמספק ערוץ ומרחב לאינטרקלטור להיכנס בצורה חלקה לשכבת הגרפיט. בתהליך ההכנה של גרפיט הניתן להרחבה, החומר הבין -מחולל הוא בעיקר חומצי. בשנים האחרונות החוקרים משתמשים בעיקר בחומצה גופרית, חומצה חנקתית, חומצה זרחתית, חומצה פרכלור, חומצה מעורבת וחומצה אצטית.
השיטה האלקטרוכימית נמצאת בזרם קבוע, כאשר הפתרון המימי של הכנס הוא חומרי האלקטרוליט, הגרפיט והמתכת (חומר נירוסטה, לוח פלטינה, צלחת עופרת, צלחת טיטניום וכו ') מהווים אנודה מורכבת, חומרי מתכת מוכנסים בתוך אלקטרוליט כקטודה, היוצר לולאה סגורה; או שהגרפיט התלוי באלקטרוליט, באלקטרוליט בו זמנית מוכנס בצלחת השלילית והחיובית, באמצעות שתי האלקטרודות מופעלות שיטה, חמצון אנודי. פני השטח של הגרפיט מתחמצן לפחמן. יחד עם זאת, תחת הפעולה המשולבת של משיכה אלקטרוסטטית והפצת הפרשי ריכוז, יונים חומצה או יונים בין קוטביים קוטביים אחרים מוטבעים בין שכבות הגרפיט ליצירת גרפיט הניתן להרחבה.
בהשוואה לשיטת החמצון הכימי, השיטה האלקטרוכימית להכנת גרפיט הניתן להרחבה בכל התהליך ללא שימוש בחמצון, כמות הטיפול גדולה, הכמות הנותרת של חומרים מאכלים קטנה, ניתן למחזר את האלקטרוליט לאחר התגובה, כמות החומצה מופחתת, העלות נחסכת, הזיהום הסביבתי מצטמצם, הנזק לציוד נמוך וחיי השירות מורחבים. בשנים האחרונות, שיטה אלקטרוכימית הפכה בהדרגה לשיטה המועדפת להכנת גרפיט הניתן להרחבה על ידי ארגונים רבים עם יתרונות רבים.
שיטת הדיפוזיה של שלב הגז היא לייצר גרפיט הניתן להרחבה על ידי יצירת קשר עם האינטרקלטור עם גרפיט בצורה גזית ותגובת אינטראקציה. אטום, כך שהיא ידועה גם כשיטת שני החדרים.שיטה זו משמשת לעתים קרובות לסנתז הליד -EG ומתכת אלקליות -EG בתעשייה.
יתרונות: ניתן לשלוט על מבנה וסדר הכור, ולהפריד בקלות את המגיבים והתוצרים.
חסרונות: מכשיר התגובה מורכב יותר, הפעולה קשה יותר, כך שהתפוקה מוגבלת והתגובה צריכה להתבצע בתנאי טמפרטורה גבוהה, 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, בהגנה על ניידות הגז האינרטטי או מערכת האיטום לחימום התגובה להכנת גרפיט הניתן להרחבה. הוא משמש בדרך כלל לסינתזה של תרכובות אינטרא-למיניות אלקליות-מתכת-גרפיט (GIC).
יתרונות: תהליך התגובה פשוט, מהירות התגובה היא מהירה, על ידי שינוי היחס בין חומרי גלם ותוספות גרפיט יכול להגיע למבנה והרכב מסוים של גרפיט הניתן להרחבה, המתאים יותר לייצור המוני.
חסרונות: המוצר שנוצר אינו יציב, קשה להתמודד עם החומר המוכנס החופשי המוצמד לפני השטח של ה- GIC, וקשה להבטיח את עקביותם של תרכובות בין -גרמיות של גרפיט כאשר מספר רב של סינתזה.
שיטת ההיתוך היא לערבב גרפיט עם חומר בין -חוזר וחום להכנת גרפיט הניתן להרחבה. בהתבסס על העובדה שרכיבים אוטקטיים יכולים להוריד את נקודת ההיתוך של המערכת (מתחת לנקודת ההיתוך של כל רכיב), זוהי שיטה להכנת GICs רב -רכיביים או רב -רכיביים על ידי הכנסת שני חומרים או יותר (שחייבים להיות מסוגלים ליצור מערכת מלח מותכת) בין שכבות הגרפיט בו זמנית. שימוש כללי בהכנת כלוריד מתכתי - GICs.
יתרונות: למוצר הסינתזה יציבות טובה, קל לשטוף, מכשיר תגובה פשוט, טמפרטורת תגובה נמוכה, זמן קצר, מתאים לייצור בקנה מידה גדול.
חסרונות: קשה לשלוט במבנה ההזמנה ובהרכב המוצר בתהליך התגובה, וקשה להבטיח את עקביות מבנה ההזמנה והרכב המוצר בסינתזת המונים.
השיטה בלחץ היא לערבב את מטריצת הגרפיט עם מתכת כדור הארץ אלקליין ואבקת מתכת נדירה ולהגיב לייצור M-GICS בתנאי לחץ.
חסרונות: רק כאשר לחץ האדים של המתכת חורג מסף מסוים, ניתן לבצע את תגובת ההחדרה; עם זאת, הטמפרטורה גבוהה מדי, קל לגרום ליצירת מתכת וגרפיט קרבידים, תגובה שלילית, ולכן יש לווסת את טמפרטורת התגובה בטווח מסוים. טמפרטורת ההחדרה של מתכות אדמה נדירות גבוהה מאוד, ולכן יש להפעיל לחץ על הפחת את טמפרטורת התגובה. שיטה זו מתאימה להכנת מתכת-GICS עם נקודת התכה נמוכה, אך המכשיר מסובך ודרישות הפעולה קפדניות, ולכן היא משמשת לעתים רחוקות כעת.
שיטת פיצוץ בדרך כלל משתמשת בגרפיט ובסוכן הרחבה כגון KClO4, Mg (ClO4) 2 · nH2O, Zn (NO3) 2 · nH2O פירופירוס או תערובות שהוכנו, כאשר הוא מחומם, הגרפיט יחולל בו זמנית חמצון ותערובת התגובה בין הקאמביום, כלומר מורחב בצורה "נפץ", ובכך מקבל גרפיט מורחב. כאשר משתמשים במלח מתכת כסוכן הרחבה, המוצר מורכב יותר, אשר לא רק בעל גרפיט מורחב, אלא גם מתכת.
