化学酸化法は、膨張性グラファイトを調製するための伝統的な方法です。この方法では、天然フレークグラファイトを適切な酸化剤および挿入剤と混合し、特定の温度に制御し、絶えず攪拌し、洗浄、濾過、および乾燥して、膨張性グラファイトを得る。化学酸化法は、簡単な装置、便利な操作、および低コストという利点を備えた、業界では比較的成熟した方法になっています。
化学酸化のプロセスステップには、酸化とインターカレーションが含まれます。インターカレーション反応がスムーズに進行するかどうかは、グラファイト層間の開口度に依存するため、グラファイトの酸化は、膨張性グラファイトの形成の基本条件です。温度は安定性に優れ、耐酸性・耐アルカリ性に優れているため、酸・アルカリと反応しないため、化学酸化において酸化剤の添加が重要な要素となっています。
酸化剤には多くの種類があり、一般的に使用される酸化剤は固体酸化剤（過マンガン酸カリウム、二クロム酸カリウム、三酸化クロム、塩素酸カリウムなど）であり、酸化性液体酸化剤（過酸化水素、硝酸など）でもあります。 ）。近年、過マンガン酸カリウムが膨張性グラファイトの調製に使用される主な酸化剤であることがわかっています。
酸化剤の作用により、グラファイトが酸化され、グラファイト層の中性ネットワーク高分子が正電荷を持つ平面高分子になります。同じ正電荷の反発効果により、グラファイト層間の距離が増加し、インターカレーターがグラファイト層にスムーズに入るためのチャネルとスペースが提供されます。膨張性グラファイトの調製プロセスでは、挿入剤は主に酸です。近年、研究者は主に硫酸、硝酸、リン酸、過塩素酸、混合酸、氷河酢酸を使用しています。
電気化学的方法は定電流であり、電解質としてインサートの水溶液、グラファイトおよび金属材料（ステンレス鋼材料、プラチナプレート、鉛プレート、チタンプレートなど）が複合アノードを構成し、金属材料が挿入されますカソードとしての電解質、閉ループを形成します。または、電解液に懸濁されたグラファイト、同時に負極板と正極板に挿入された電解液に、2つの電極を介して通電法、陽極酸化が行われます。グラファイトの表面は酸化されてカルボカチオンになります。同時に、静電引力と濃度差拡散の複合作用の下で、酸性イオンまたは他の極性インターカラントイオンがグラファイト層間に埋め込まれ、膨張性グラファイトを形成します。
化学酸化法と比較して、酸化剤を使用せずにプロセス全体で膨張性グラファイトを調製するための電気化学的方法は、処理量が多く、腐食性物質の残留量が少なく、電解質は反応後にリサイクルできます。酸の量が減り、コストが節約され、環境汚染が減り、機器への損傷が少なく、寿命が延びます。近年、電気化学的方法が次第に膨張性グラファイトを調製するための好ましい方法になりました。多くの利点を持つ多くの企業。
気相拡散法は、インターカレーターをガス状のグラファイトと接触させてインターカレート反応させることにより、膨張性グラファイトを製造する方法です。一般に、グラファイトとインサートは耐熱ガラス反応器の両端に配置され、真空がポンプで送られ、密閉されているため、2チャンバー法としても知られています。この方法は、業界でハロゲン化物-EGおよびアルカリ金属-EGを合成するためによく使用されます。
利点：反応器の構造と順序を制御でき、反応物と生成物を簡単に分離できます。
短所：反応装置がより複雑で、操作がより困難であるため、出力が制限され、反応は高温条件下で実行され、時間が長く、反応条件が非常に高いため、準備環境が必要です。真空であるため、製造コストが比較的高く、大規模な製造アプリケーションには適していません。
混合液相法は、不活性ガスの移動性または加熱反応用のシーリングシステムの保護下で、挿入された材料をグラファイトと直接混合して、膨張性グラファイトを調製することです。これは、アルカリ金属-グラファイト層間化合物（GIC）の合成に一般的に使用されます。
利点：反応プロセスが簡単で、反応速度が速く、グラファイト原料とインサートの比率を変更することで、拡張可能なグラファイトの特定の構造と組成に到達でき、大量生産に適しています。
短所：成形品が不安定で、GICの表面に付着した自由に挿入された物質を処理することが困難であり、多数の合成時にグラファイト層間化合物の一貫性を確保することが困難です。
溶融法は、黒鉛を挿入材料と熱を混合して膨張性黒鉛を調製することです。共晶成分がシステムの融点（各成分の融点未満）を下げる可能性があるという事実に基づいて、それはグラファイト層間に2つ以上の物質（溶融塩システムを形成できなければならない）を同時に挿入することによる三成分または多成分GIC。一般に金属塩化物の調製に使用されます-GIC。
利点：合成生成物は、安定性が高く、洗浄が容易で、反応装置が簡単で、反応温度が低く、時間が短く、大規模生産に適しています。
短所：反応プロセスで生成物の秩序構造と組成を制御することは困難であり、大量合成で生成物の秩序構造と組成の一貫性を確保することは困難です。
加圧法は、黒鉛マトリックスをアルカリ土類金属および希土類金属粉末と混合し、加圧条件下で反応してM-GICSを生成することです。
短所：金属の蒸気圧が特定のしきい値を超えた場合にのみ、挿入反応を実行できます。ただし、温度が高すぎるため、金属やグラファイトに炭化物が発生しやすく、負の反応が発生するため、反応温度を一定の範囲に調整する必要があります。希土類金属の挿入温度が非常に高いため、圧力をかける必要があります。この方法は、低融点の金属GICSの調製に適していますが、装置が複雑で操作要件が厳しいため、現在ではほとんど使用されていません。
爆発法では、一般に、グラファイトと、KClO4、Mg（ClO4）2・nH2O、Zn（NO3）2・nH2Oピロピロなどの膨張剤、または調製された混合物を使用します。加熱すると、グラファイトは酸化とインターカレーション反応のカンビウム化合物を同時に生成します。 「爆発性」の方法で膨張し、膨張したグラファイトが得られます。膨張剤として金属塩を使用すると、製品はより複雑になり、膨張したグラファイトだけでなく金属も含まれます。
