วิธีการออกซิเดชันทางเคมีเป็นวิธีดั้งเดิมในการเตรียมกราไฟท์ที่ขยายได้ ในวิธีนี้ กราไฟต์เกล็ดธรรมชาติผสมกับสารออกซิแดนท์และสารเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม ควบคุมที่อุณหภูมิหนึ่ง คนตลอดเวลา และล้าง กรอง และตากแห้งเพื่อให้ได้กราไฟต์ที่ขยายได้ วิธีการออกซิเดชันทางเคมีได้กลายเป็นวิธีการที่ค่อนข้างเป็นผู้ใหญ่ในอุตสาหกรรมด้วยข้อดีของอุปกรณ์ง่ายๆ การทำงานที่สะดวก และต้นทุนต่ำ
ขั้นตอนกระบวนการของการเกิดออกซิเดชันทางเคมี ได้แก่ การเกิดออกซิเดชันและการแทรกสอด การเกิดออกซิเดชันของกราไฟต์เป็นเงื่อนไขพื้นฐานสำหรับการก่อตัวของกราไฟท์ที่ขยายได้ เนื่องจากปฏิกิริยาการแทรกสอดสามารถดำเนินไปได้อย่างราบรื่นหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับระดับการเปิดระหว่างชั้นกราไฟท์ และกราไฟท์ธรรมชาติในห้อง อุณหภูมิมีเสถียรภาพที่ดีเยี่ยมและทนต่อกรดและด่าง จึงไม่ทำปฏิกิริยากับกรดและด่าง ดังนั้น การเติมสารออกซิไดซ์จึงเป็นองค์ประกอบสำคัญที่จำเป็นในการเกิดออกซิเดชันทางเคมี
สารออกซิไดซ์มีหลายชนิด สารออกซิไดซ์ที่ใช้กันทั่วไปคือสารออกซิไดซ์ที่เป็นของแข็ง (เช่น โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต โพแทสเซียมไดโครเมต โครเมียมไตรออกไซด์ โพแทสเซียมคลอเรต ฯลฯ) นอกจากนี้ยังสามารถออกซิไดซ์ของเหลวบางชนิด (เช่น ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ กรดไนตริก เป็นต้น) ). ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาพบว่าโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตเป็นสารออกซิแดนท์หลักที่ใช้ในการเตรียมกราไฟท์ที่ขยายได้
ภายใต้การกระทำของตัวออกซิไดเซอร์ กราไฟต์จะถูกออกซิไดซ์และโมเลกุลขนาดใหญ่ที่เป็นเครือข่ายในชั้นกราไฟท์จะกลายเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีประจุบวกในระนาบ เนื่องจากผลกระทบที่น่ารังเกียจของประจุบวกเดียวกัน ระยะห่างระหว่างชั้นกราไฟท์จึงเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้ช่องและพื้นที่สำหรับอินเตอร์คาเลเตอร์เข้าสู่ชั้นกราไฟท์ได้อย่างราบรื่น ในกระบวนการเตรียมกราไฟท์ที่ขยายได้ ตัวเร่งปฏิกิริยาส่วนใหญ่เป็นกรด ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิจัยส่วนใหญ่ใช้กรดซัลฟิวริก กรดไนตริก กรดฟอสฟอริก กรดเปอร์คลอริก กรดผสม และกรดอะซิติกน้ำแข็ง
วิธีการทางเคมีไฟฟ้าอยู่ในกระแสคงที่ โดยสารละลายในน้ำของเม็ดมีดเป็นวัสดุอิเล็กโทรไลต์ กราไฟต์ และโลหะ (วัสดุสแตนเลส แผ่นแพลตตินั่ม แผ่นตะกั่ว แผ่นไทเทเนียม ฯลฯ) ประกอบเป็นแอโนดคอมโพสิต วัสดุโลหะที่สอดเข้าไปใน อิเล็กโทรไลต์เป็นแคโทดสร้างวงปิด หรือแกรไฟต์ที่แขวนลอยอยู่ในอิเล็กโทรไลต์ ในอิเล็กโทรไลต์ ในเวลาเดียวกัน แทรกในแผ่นลบและบวก ผ่านอิเล็กโทรดทั้งสองวิธีเป็นพลังงาน anodic ออกซิเดชัน พื้นผิวของกราไฟท์ถูกออกซิไดซ์เป็นคาร์บอน ในเวลาเดียวกัน ภายใต้การกระทำร่วมกันของแรงดึงดูดของไฟฟ้าสถิตและการแพร่กระจายความแตกต่างของความเข้มข้น ไอออนของกรดหรือไอออนของอินเตอร์คาแลนท์ที่มีขั้วอื่นๆ จะถูกฝังระหว่างชั้นกราไฟท์เพื่อสร้างกราไฟท์ที่ขยายได้
เมื่อเทียบกับวิธีการออกซิเดชันทางเคมี วิธีการไฟฟ้าเคมีสำหรับการเตรียมกราไฟท์ที่ขยายได้ในกระบวนการทั้งหมดโดยไม่ต้องใช้สารออกซิแดนท์ ปริมาณการบำบัดมีมาก ปริมาณสารกัดกร่อนที่ตกค้างมีน้อย อิเล็กโทรไลต์สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลังจากเกิดปฏิกิริยา ปริมาณกรดลดลง ประหยัดค่าใช้จ่าย มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมลดลง ความเสียหายต่ออุปกรณ์ต่ำ และยืดอายุการใช้งาน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา วิธีการไฟฟ้าเคมีได้ค่อยๆ กลายเป็นวิธีการเตรียมกราไฟท์ที่ขยายได้ หลายองค์กรที่มีข้อดีมากมาย
วิธีการแพร่กระจายของเฟสของแก๊สคือการผลิตกราไฟท์ที่ขยายได้โดยการสัมผัสกับตัวคั่นด้วยกราไฟท์ในรูปของก๊าซและปฏิกิริยาการแทรกสอด โดยทั่วไป กราไฟท์และเม็ดมีดจะวางอยู่ที่ปลายทั้งสองข้างของเครื่องปฏิกรณ์แก้วทนความร้อน และปั๊มสูญญากาศและ ปิดผนึก ดังนั้นจึงเรียกอีกอย่างว่าวิธีสองห้อง วิธีนี้มักใช้ในการสังเคราะห์เฮไลด์ -EG และโลหะอัลคาไล -EG ในอุตสาหกรรม
ข้อดี: โครงสร้างและลำดับของเครื่องปฏิกรณ์สามารถควบคุมได้ และสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์สามารถแยกออกได้ง่าย
ข้อเสีย: อุปกรณ์ทำปฏิกิริยาซับซ้อนกว่า การดำเนินการยากขึ้น ดังนั้นเอาต์พุตจึงมีจำกัด และปฏิกิริยาที่จะดำเนินการภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง เวลานานขึ้น และสภาวะปฏิกิริยาสูงมาก สภาพแวดล้อมในการเตรียมต้อง เป็นสุญญากาศ ดังนั้นต้นทุนการผลิตจึงค่อนข้างสูง ไม่เหมาะสำหรับงานการผลิตขนาดใหญ่
วิธีผสมเฟสของเหลวคือการผสมวัสดุที่สอดเข้ากับกราไฟท์โดยตรง ภายใต้การป้องกันการเคลื่อนที่ของก๊าซเฉื่อยหรือระบบการปิดผนึกสำหรับปฏิกิริยาการให้ความร้อนเพื่อเตรียมกราไฟท์ที่ขยายได้ มักใช้สำหรับการสังเคราะห์สารประกอบระหว่างชั้นของโลหะอัลคาไลและกราไฟท์ (GICs)
ข้อดี: กระบวนการทำปฏิกิริยานั้นง่าย ความเร็วของปฏิกิริยานั้นรวดเร็ว โดยการเปลี่ยนอัตราส่วนของวัตถุดิบกราไฟท์และเม็ดมีดสามารถเข้าถึงโครงสร้างและองค์ประกอบของกราไฟท์ที่ขยายได้ ซึ่งเหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก
ข้อเสีย: ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นไม่เสถียร เป็นการยากที่จะจัดการกับสารที่แทรกอิสระที่ติดอยู่กับพื้นผิวของ GIC และเป็นการยากที่จะรับประกันความสอดคล้องของสารประกอบระหว่างแผ่นกราไฟท์เมื่อมีการสังเคราะห์จำนวนมาก
วิธีการหลอมคือการผสมกราไฟต์กับวัสดุที่หลอมละลายและความร้อนเพื่อเตรียมกราไฟท์ที่ขยายได้ โดยอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าส่วนประกอบยูเทคติกสามารถลดจุดหลอมเหลวของระบบ (ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของแต่ละส่วนประกอบ) จึงเป็นวิธีการเตรียม GIC แบบไตรภาคหรือหลายองค์ประกอบโดยการใส่สารตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป (ซึ่งจะต้องสามารถสร้างระบบเกลือหลอมเหลวได้) ระหว่างชั้นกราไฟท์พร้อมกัน โดยทั่วไปใช้ในการเตรียมโลหะคลอไรด์ - GICs
ข้อดี: ผลิตภัณฑ์สังเคราะห์มีเสถียรภาพดี ล้างง่าย อุปกรณ์ปฏิกิริยาง่าย อุณหภูมิปฏิกิริยาต่ำ เวลาสั้น เหมาะสำหรับการผลิตขนาดใหญ่
ข้อเสีย: เป็นการยากที่จะควบคุมโครงสร้างลำดับและองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ในกระบวนการทำปฏิกิริยา และเป็นการยากที่จะรับรองความสอดคล้องของโครงสร้างลำดับและองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ในการสังเคราะห์มวล
วิธีการอัดแรงดันคือผสมกราไฟต์เมทริกซ์กับโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธและผงโลหะแรร์เอิร์ธ แล้วทำปฏิกิริยาเพื่อผลิต M-GICS ภายใต้สภาวะที่มีแรงดัน
ข้อเสีย: เฉพาะเมื่อความดันไอของโลหะเกินเกณฑ์ที่กำหนด ปฏิกิริยาการแทรกสามารถดำเนินการได้ อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิสูงเกินไป ง่ายต่อการทำให้โลหะและกราไฟท์เกิดคาร์ไบด์ ปฏิกิริยาเชิงลบ ดังนั้นอุณหภูมิของปฏิกิริยาจะต้องถูกควบคุมในช่วงที่แน่นอน อุณหภูมิแทรกของโลหะหายากจะสูงมาก ดังนั้น แรงดันต้องถูกนำไปใช้กับ ลดอุณหภูมิของปฏิกิริยา วิธีนี้เหมาะสำหรับการเตรียมโลหะ GICS ที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ แต่อุปกรณ์มีความซับซ้อนและข้อกำหนดในการใช้งานที่เข้มงวดจึงไม่ค่อยได้ใช้ในขณะนี้
วิธีการระเบิดโดยทั่วไปจะใช้แกรไฟต์และสารเพิ่มการขยายตัว เช่น KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O ไพโรไพรอสหรือสารผสมที่เตรียมเมื่อถูกความร้อน กราไฟต์จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและสารประกอบแคมเบียมที่เกิดปฏิกิริยาแทรกซ้อน ซึ่งจากนั้น ขยายตัวในลักษณะ "ระเบิด" จึงได้แกรไฟต์ขยายตัว เมื่อใช้เกลือโลหะเป็นสารขยายตัว ผลิตภัณฑ์จะมีความซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งไม่เพียงแต่จะมีกราไฟท์ขยายตัวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโลหะด้วย
