रासायनिक ऑक्सिडेशन पद्धत ही विस्तारित ग्रेफाइट तयार करण्यासाठी पारंपारिक पद्धत आहे. या पद्धतीमध्ये, नैसर्गिक फ्लेक ग्रेफाइट योग्य ऑक्सिडंट आणि इंटरकॅलेटिंग एजंटसह मिसळले जाते, विशिष्ट तापमानावर नियंत्रित केले जाते, सतत ढवळले जाते आणि विस्तारित ग्रेफाइट मिळविण्यासाठी धुऊन, फिल्टर आणि वाळवले जाते. साधी उपकरणे, सोयीस्कर ऑपरेशन आणि कमी किमतीच्या फायद्यांसह रासायनिक ऑक्सिडेशन पद्धत उद्योगात तुलनेने परिपक्व पद्धत बनली आहे.
रासायनिक ऑक्सिडेशनच्या प्रक्रियेच्या चरणांमध्ये ऑक्सिडेशन आणि इंटरकॅलेशन यांचा समावेश होतो. ग्रेफाइटचे ऑक्सिडेशन ही विस्तारित ग्रेफाइटच्या निर्मितीसाठी मूलभूत अट आहे, कारण इंटरकॅलेशन प्रतिक्रिया सुरळीतपणे पुढे जाऊ शकते की नाही हे ग्रेफाइट स्तरांमधील उघडण्याच्या डिग्रीवर अवलंबून असते. आणि खोलीतील नैसर्गिक ग्रेफाइट तापमानात उत्कृष्ट स्थिरता आणि आम्ल आणि अल्कली प्रतिरोधकता असते, त्यामुळे ते आम्ल आणि अल्कली यांच्याशी प्रतिक्रिया देत नाही, म्हणून, रासायनिक ऑक्सिडेशनमध्ये ऑक्सिडंटची भर घालणे हा एक आवश्यक घटक बनला आहे.
ऑक्सिडंटचे अनेक प्रकार आहेत, सामान्यतः वापरलेले ऑक्सिडंट घन ऑक्सिडंट असतात (जसे की पोटॅशियम परमँगनेट, पोटॅशियम डायक्रोमेट, क्रोमियम ट्रायऑक्साइड, पोटॅशियम क्लोरेट इ.), काही ऑक्सिडायझिंग द्रव ऑक्सिडंट्स (जसे की हायड्रोजन पेरोक्साइड, नायट्रिक ऍसिड इ.) देखील असू शकतात. ). अलिकडच्या वर्षांत असे आढळून आले आहे की पोटॅशियम परमँगनेट हे विस्तारित ग्रेफाइट तयार करण्यासाठी वापरले जाणारे मुख्य ऑक्सिडंट आहे.
ऑक्सिडायझरच्या कृती अंतर्गत, ग्रेफाइटचे ऑक्सिडीकरण केले जाते आणि ग्रेफाइट लेयरमधील न्यूट्रल नेटवर्क मॅक्रोमोलेक्यूल्स पॉझिटिव्ह चार्जसह प्लानर मॅक्रोमोलेक्यूल्स बनतात. समान सकारात्मक शुल्काच्या तिरस्करणीय प्रभावामुळे, ग्रेफाइट स्तरांमधील अंतर वाढते, जे इंटरकॅलेटरला ग्रेफाइट स्तरामध्ये सहजतेने प्रवेश करण्यासाठी एक चॅनेल आणि जागा प्रदान करते. विस्तारित ग्रेफाइट तयार करण्याच्या प्रक्रियेत, इंटरकॅलेटिंग एजंट प्रामुख्याने आम्ल आहे. अलिकडच्या वर्षांत, संशोधक प्रामुख्याने सल्फ्यूरिक ऍसिड, नायट्रिक ऍसिड, फॉस्फोरिक ऍसिड, पर्क्लोरिक ऍसिड, मिश्रित ऍसिड आणि ग्लेशियल ऍसिटिक ऍसिड वापरतात.
इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धत स्थिर प्रवाहात असते, ज्यामध्ये घालाच्या जलीय द्रावणामध्ये इलेक्ट्रोलाइट, ग्रेफाइट आणि धातूचे साहित्य (स्टेनलेस स्टील मटेरियल, प्लॅटिनम प्लेट, लीड प्लेट, टायटॅनियम प्लेट, इ.) एक संमिश्र एनोड बनवतात, ज्यामध्ये धातूचे पदार्थ घातले जातात. कॅथोड म्हणून इलेक्ट्रोलाइट, बंद लूप तयार करणे; किंवा इलेक्ट्रोलाइटमध्ये निलंबित केलेले ग्रेफाइट, इलेक्ट्रोलाइटमध्ये एकाच वेळी नकारात्मक आणि सकारात्मक प्लेटमध्ये घातले जाते, दोन इलेक्ट्रोड्सद्वारे ऊर्जावान पद्धत, ॲनोडिक ऑक्सिडेशन होते. ग्रेफाइटची पृष्ठभाग कार्बोकेशनमध्ये ऑक्सिडाइझ केली जाते. त्याच वेळी, इलेक्ट्रोस्टॅटिक आकर्षण आणि एकाग्रता फरक प्रसाराच्या एकत्रित क्रियेखाली, ऍसिड आयन किंवा इतर ध्रुवीय इंटरकॅलंट आयन ग्रेफाइटच्या थरांमध्ये एम्बेड केले जातात ज्यामुळे विस्तारयोग्य ग्रेफाइट तयार होते.
रासायनिक ऑक्सिडेशन पद्धतीशी तुलना करता, ऑक्सिडंटचा वापर न करता संपूर्ण प्रक्रियेत विस्तारित ग्रेफाइट तयार करण्यासाठी इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धत, उपचारांची रक्कम मोठी आहे, संक्षारक पदार्थांचे अवशिष्ट प्रमाण कमी आहे, इलेक्ट्रोलाइट प्रतिक्रिया झाल्यानंतर पुनर्वापर करता येते, आम्लाचे प्रमाण कमी होते, खर्चात बचत होते, पर्यावरणीय प्रदूषण कमी होते, उपकरणांचे नुकसान कमी होते आणि सेवा आयुष्य वाढते. अलिकडच्या वर्षांत, इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धत हळूहळू विस्तारित ग्रेफाइट तयार करण्यासाठी पसंतीची पद्धत बनली आहे. अनेक फायद्यांसह अनेक उपक्रम.
गॅस-फेज डिफ्यूजन पद्धत म्हणजे वायू स्वरूपात ग्रेफाइटसह इंटरकॅलेटरशी संपर्क साधून आणि इंटरकॅलेटिंग प्रतिक्रिया करून विस्तारित ग्रेफाइट तयार करणे. सामान्यतः, ग्रेफाइट आणि घाला उष्णता-प्रतिरोधक काचेच्या अणुभट्टीच्या दोन्ही टोकांवर ठेवलेले असतात, आणि व्हॅक्यूम पंप केला जातो. सीलबंद आहे, म्हणून याला दोन-चेंबर पद्धत म्हणून देखील ओळखले जाते. ही पद्धत बऱ्याचदा उद्योगात हॅलाइड -ईजी आणि अल्कली धातू -ईजी संश्लेषित करण्यासाठी वापरली जाते.
फायदे: अणुभट्टीची रचना आणि क्रम नियंत्रित केला जाऊ शकतो आणि अणुभट्टी आणि उत्पादने सहजपणे वेगळे करता येतात.
तोटे: प्रतिक्रिया यंत्र अधिक क्लिष्ट आहे, ऑपरेशन अधिक कठीण आहे, त्यामुळे आउटपुट मर्यादित आहे, आणि उच्च तापमानाच्या परिस्थितीत प्रतिक्रिया करावयाची आहे, वेळ जास्त आहे, आणि प्रतिक्रिया परिस्थिती खूप जास्त आहे, तयारीचे वातावरण आवश्यक आहे व्हॅक्यूम असू द्या, त्यामुळे उत्पादन खर्च तुलनेने जास्त आहे, मोठ्या प्रमाणात उत्पादन अनुप्रयोगांसाठी योग्य नाही.
मिश्रित द्रव फेज पद्धत म्हणजे अंतर्भूत सामग्री थेट ग्रेफाइटमध्ये मिसळणे, अक्रिय वायूच्या गतिशीलतेच्या संरक्षणाखाली किंवा विस्तारित ग्रेफाइट तयार करण्यासाठी गरम प्रतिक्रियेसाठी सीलिंग प्रणाली. हे सामान्यतः अल्कली मेटल-ग्रेफाइट इंटरलामिनार संयुगे (GICs) च्या संश्लेषणासाठी वापरले जाते.
फायदे: प्रतिक्रिया प्रक्रिया सोपी आहे, प्रतिक्रियेचा वेग वेगवान आहे, ग्रेफाइट कच्च्या मालाचे गुणोत्तर बदलून आणि इन्सर्ट्स मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी अधिक योग्य विस्तारित ग्रेफाइटच्या विशिष्ट रचना आणि रचनापर्यंत पोहोचू शकतात.
तोटे: तयार झालेले उत्पादन अस्थिर आहे, GICs च्या पृष्ठभागाशी संलग्न मुक्त घातलेल्या पदार्थाचा सामना करणे कठीण आहे आणि मोठ्या संख्येने संश्लेषण करताना ग्रेफाइट इंटरलॅमेलर संयुगेची सुसंगतता सुनिश्चित करणे कठीण आहे.
वितळण्याची पद्धत म्हणजे इंटरकॅलेटिंग सामग्रीसह ग्रेफाइट मिसळणे आणि विस्तार करण्यायोग्य ग्रेफाइट तयार करणे. युटेक्टिक घटक प्रणालीचा वितळ बिंदू कमी करू शकतात या वस्तुस्थितीवर आधारित (प्रत्येक घटकाच्या वितळण्याच्या बिंदूच्या खाली), ही तयार करण्याची एक पद्धत आहे. ग्रेफाइटच्या थरांमध्ये एकाच वेळी दोन किंवा अधिक पदार्थ टाकून (ज्याने वितळलेली मीठ प्रणाली तयार करणे आवश्यक आहे) टाकून त्रिक किंवा बहुघटक GICs. सामान्यतः मेटल क्लोराईड तयार करण्यासाठी वापरले जाते - GICs
फायदे: संश्लेषण उत्पादनामध्ये चांगली स्थिरता, धुण्यास सोपे, साधे प्रतिक्रिया उपकरण, कमी प्रतिक्रिया तापमान, कमी वेळ, मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी योग्य आहे.
तोटे: प्रतिक्रिया प्रक्रियेत ऑर्डरची रचना आणि उत्पादनाची रचना नियंत्रित करणे कठीण आहे आणि वस्तुमान संश्लेषणामध्ये ऑर्डरची रचना आणि उत्पादनाची रचना यांची सुसंगतता सुनिश्चित करणे कठीण आहे.
ग्रेफाइट मॅट्रिक्सचे अल्कलाईन अर्थ मेटल आणि रेअर अर्थ मेटल पावडरमध्ये मिसळणे आणि दबावाच्या परिस्थितीत M-GICS तयार करण्यासाठी प्रतिक्रिया देणे ही दबाव पद्धत आहे.
तोटे: जेव्हा धातूचा वाष्प दाब एका ठराविक थ्रेशोल्डपेक्षा जास्त असतो, तेव्हाच अंतर्भूत प्रतिक्रिया केली जाऊ शकते; तथापि, तापमान खूप जास्त आहे, धातू आणि ग्रेफाइटपासून कार्बाइड तयार करणे सोपे आहे, नकारात्मक प्रतिक्रिया, म्हणून प्रतिक्रिया तापमान एका विशिष्ट श्रेणीत नियंत्रित केले जाणे आवश्यक आहे. दुर्मिळ पृथ्वीच्या धातूंचे अंतर्भूत तापमान खूप जास्त आहे, म्हणून दाब लागू करणे आवश्यक आहे. प्रतिक्रिया तापमान कमी करा. ही पद्धत कमी वितळण्याच्या बिंदूसह मेटल-जीआयसीएस तयार करण्यासाठी योग्य आहे, परंतु डिव्हाइस क्लिष्ट आहे आणि ऑपरेशन आवश्यकता कठोर आहेत, त्यामुळे ते आता क्वचितच वापरले जाते.
स्फोटक पद्धतीमध्ये सामान्यतः ग्रेफाइट आणि विस्तारक घटक जसे की KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O पायरोपायरोस किंवा तयार केलेले मिश्रण वापरतात, जेव्हा ते गरम केले जाते, तेव्हा ग्रेफाइट एकाच वेळी ऑक्सिडेशन आणि इंटरकॅलेशन रिॲक्शन कॅम्बियम कंपाऊंड, जे नंतर तयार होते. "स्फोटक" पद्धतीने विस्तारित केले जाते, अशा प्रकारे विस्तारित ग्रेफाइट मिळते. जेव्हा धातूचे मीठ विस्तारक म्हणून वापरले जाते, तेव्हा उत्पादन अधिक गुंतागुंतीचे असते, ज्यामध्ये केवळ विस्तारित ग्रेफाइटच नाही तर धातू देखील असते.
