રાસાયણિક ઓક્સિડેશન પદ્ધતિ એ એક્સપાન્ડેબલ ગ્રેફાઇટ તૈયાર કરવા માટેની પરંપરાગત પદ્ધતિ છે. આ પદ્ધતિમાં, કુદરતી ફ્લેક ગ્રેફાઇટને યોગ્ય ઓક્સિડન્ટ અને ઇન્ટરકેલેટીંગ એજન્ટ સાથે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે, જે ચોક્કસ તાપમાને નિયંત્રિત થાય છે, સતત હલાવવામાં આવે છે અને વિસ્તરણ કરી શકાય તેવા ગ્રેફાઇટ મેળવવા માટે તેને ધોવા, ફિલ્ટર અને સૂકવવામાં આવે છે. રાસાયણિક ઓક્સિડેશન પદ્ધતિ ઉદ્યોગમાં સાદા સાધનો, અનુકૂળ કામગીરી અને ઓછી કિંમતના ફાયદા સાથે પ્રમાણમાં પરિપક્વ પદ્ધતિ બની છે.
રાસાયણિક ઓક્સિડેશનના પ્રક્રિયાના તબક્કામાં ઓક્સિડેશન અને ઇન્ટરકેલેશનનો સમાવેશ થાય છે. ગ્રેફાઇટનું ઓક્સિડેશન એ વિસ્તરણ કરી શકાય તેવી ગ્રેફાઇટની રચના માટેની મૂળભૂત સ્થિતિ છે, કારણ કે ઇન્ટરકેલેશન પ્રતિક્રિયા સરળતાથી આગળ વધી શકે છે કે કેમ તે ગ્રેફાઇટ સ્તરો વચ્ચે ખુલવાની ડિગ્રી પર આધાર રાખે છે. અને ઓરડામાં કુદરતી ગ્રેફાઇટ તાપમાનમાં ઉત્તમ સ્થિરતા અને એસિડ અને આલ્કલી પ્રતિકાર હોય છે, તેથી તે એસિડ અને આલ્કલી સાથે પ્રતિક્રિયા આપતું નથી, તેથી, ઓક્સિડન્ટનો ઉમેરો એ રાસાયણિક ઓક્સિડેશનમાં આવશ્યક મુખ્ય ઘટક બની ગયું છે.
ત્યાં ઘણા પ્રકારના ઓક્સિડન્ટ્સ છે, સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા ઓક્સિડન્ટ્સ ઘન ઓક્સિડન્ટ્સ છે (જેમ કે પોટેશિયમ પરમેંગેનેટ, પોટેશિયમ ડાયક્રોમેટ, ક્રોમિયમ ટ્રાયઓક્સાઇડ, પોટેશિયમ ક્લોરેટ, વગેરે), કેટલાક ઓક્સિડાઇઝિંગ પ્રવાહી ઓક્સિડન્ટ્સ (જેમ કે હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ, નાઈટ્રિક એસિડ વગેરે) પણ હોઈ શકે છે. ). તાજેતરના વર્ષોમાં એવું જાણવા મળ્યું છે કે પોટેશિયમ પરમેંગેનેટ એ વિસ્તરણક્ષમ ગ્રેફાઇટ તૈયાર કરવા માટે વપરાતું મુખ્ય ઓક્સિડન્ટ છે.
ઓક્સિડાઇઝરની ક્રિયા હેઠળ, ગ્રેફાઇટ ઓક્સિડાઇઝ્ડ થાય છે અને ગ્રેફાઇટ સ્તરમાં તટસ્થ નેટવર્ક મેક્રોમોલેક્યુલ્સ હકારાત્મક ચાર્જ સાથે પ્લેનર મેક્રોમોલેક્યુલ્સ બની જાય છે. સમાન હકારાત્મક ચાર્જની પ્રતિકૂળ અસરને લીધે, ગ્રેફાઇટ સ્તરો વચ્ચેનું અંતર વધે છે, જે ઇન્ટરકેલેટરને ગ્રેફાઇટ સ્તરમાં સરળતાથી પ્રવેશવા માટે ચેનલ અને જગ્યા પ્રદાન કરે છે. વિસ્તરણીય ગ્રેફાઇટની તૈયારીની પ્રક્રિયામાં, ઇન્ટરકેલેટીંગ એજન્ટ મુખ્યત્વે એસિડ છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, સંશોધકો મુખ્યત્વે સલ્ફ્યુરિક એસિડ, નાઈટ્રિક એસિડ, ફોસ્ફોરિક એસિડ, પરક્લોરિક એસિડ, મિશ્રિત એસિડ અને ગ્લેશિયલ એસિટિક એસિડનો ઉપયોગ કરે છે.
ઈલેક્ટ્રોકેમિકલ પદ્ધતિ સતત પ્રવાહમાં હોય છે, જેમાં ઈલેક્ટ્રોલાઈટ, ગ્રેફાઈટ અને ધાતુની સામગ્રી (સ્ટેઈનલેસ સ્ટીલ સામગ્રી, પ્લેટિનમ પ્લેટ, લીડ પ્લેટ, ટાઇટેનિયમ પ્લેટ, વગેરે) એક સંયુક્ત એનોડ બનાવે છે, ધાતુની સામગ્રી દાખલ કરવામાં આવે છે. કેથોડ તરીકે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ, બંધ લૂપ બનાવે છે; અથવા ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં નિલંબિત ગ્રેફાઇટ, ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં એક જ સમયે નકારાત્મક અને હકારાત્મક પ્લેટમાં દાખલ કરવામાં આવે છે, બે ઇલેક્ટ્રોડ્સ દ્વારા એનર્જીઝ્ડ પદ્ધતિ, એનોડિક ઓક્સિડેશન થાય છે. ગ્રેફાઇટની સપાટી કાર્બોકેશનમાં ઓક્સિડાઇઝ્ડ થાય છે. તે જ સમયે, ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક આકર્ષણ અને એકાગ્રતા તફાવતના પ્રસારની સંયુક્ત ક્રિયા હેઠળ, એસિડ આયનો અથવા અન્ય ધ્રુવીય ઇન્ટરકેલન્ટ આયનો ગ્રેફાઇટ સ્તરો વચ્ચે એમ્બેડ કરવામાં આવે છે અને વિસ્તૃત ગ્રેફાઇટ બનાવે છે.
રાસાયણિક ઓક્સિડેશન પદ્ધતિની તુલનામાં, ઓક્સિડન્ટના ઉપયોગ વિના સમગ્ર પ્રક્રિયામાં વિસ્તરણક્ષમ ગ્રેફાઇટ તૈયાર કરવા માટેની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પદ્ધતિ, સારવારની માત્રા મોટી છે, કાટને લગતા પદાર્થોની અવશેષ માત્રા ઓછી છે, પ્રતિક્રિયા પછી ઇલેક્ટ્રોલાઇટને રિસાયકલ કરી શકાય છે, એસિડની માત્રામાં ઘટાડો થાય છે, ખર્ચ બચે છે, પર્યાવરણીય પ્રદૂષણમાં ઘટાડો થાય છે, સાધનસામગ્રીને નુકસાન ઓછું થાય છે, અને સેવા જીવન લંબાય છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, વિદ્યુતરાસાયણિક પદ્ધતિ ધીમે ધીમે વિસ્તરણક્ષમ ગ્રેફાઇટ તૈયાર કરવા માટેની પસંદગીની પદ્ધતિ બની ગઈ છે. ઘણા ફાયદાઓ સાથે ઘણા સાહસો.
ગેસ-ફેઝ ડિફ્યુઝન પદ્ધતિ એ વાયુ સ્વરૂપમાં ગ્રેફાઇટ સાથે ઇન્ટરકેલેટરનો સંપર્ક કરીને અને ઇન્ટરકેલેટિંગ પ્રતિક્રિયા દ્વારા વિસ્તૃત ગ્રેફાઇટ ઉત્પન્ન કરવાની છે. સામાન્ય રીતે, ગ્રેફાઇટ અને દાખલને ગરમી-પ્રતિરોધક કાચ રિએક્ટરના બંને છેડે મૂકવામાં આવે છે, અને શૂન્યાવકાશને પમ્પ કરવામાં આવે છે. સીલબંધ છે, તેથી તેને બે-ચેમ્બર પદ્ધતિ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. ઉદ્યોગમાં આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ ઘણીવાર હલાઇડ -ઇજી અને આલ્કલી મેટલ -ઇજીને સંશ્લેષણ કરવા માટે થાય છે.
ફાયદા: રિએક્ટરની રચના અને ક્રમને નિયંત્રિત કરી શકાય છે, અને રિએક્ટન્ટ્સ અને ઉત્પાદનોને સરળતાથી અલગ કરી શકાય છે.
ગેરફાયદા: પ્રતિક્રિયા ઉપકરણ વધુ જટિલ છે, કામગીરી વધુ મુશ્કેલ છે, તેથી આઉટપુટ મર્યાદિત છે, અને ઉચ્ચ તાપમાનની સ્થિતિમાં હાથ ધરવામાં આવતી પ્રતિક્રિયા, સમય લાંબો છે, અને પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિ ખૂબ ઊંચી છે, તૈયારી વાતાવરણ આવશ્યક છે શૂન્યાવકાશ હોઈ શકે છે, તેથી ઉત્પાદન ખર્ચ પ્રમાણમાં વધારે છે, મોટા પાયે ઉત્પાદન કાર્યક્રમો માટે યોગ્ય નથી.
મિશ્ર પ્રવાહી તબક્કાની પદ્ધતિ એ છે કે વિસ્તરણક્ષમ ગ્રેફાઇટ તૈયાર કરવા માટે નિષ્ક્રિય ગેસની ગતિશીલતા અથવા સીલિંગ સિસ્ટમની ગતિશીલતાના રક્ષણ હેઠળ દાખલ કરેલ સામગ્રીને સીધા જ ગ્રેફાઇટ સાથે મિશ્રિત કરવી. તે સામાન્ય રીતે આલ્કલી મેટલ-ગ્રેફાઇટ ઇન્ટરલેમિનર સંયોજનો (GICs) ના સંશ્લેષણ માટે વપરાય છે.
ફાયદા: પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયા સરળ છે, પ્રતિક્રિયાની ઝડપ ઝડપી છે, ગ્રેફાઇટના કાચા માલના ગુણોત્તરમાં ફેરફાર કરીને અને ઇન્સર્ટ્સ ચોક્કસ માળખા અને વિસ્તૃત ગ્રેફાઇટની રચના સુધી પહોંચી શકે છે, જે મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે વધુ યોગ્ય છે.
ગેરફાયદા: રચાયેલ ઉત્પાદન અસ્થિર છે, GICs ની સપાટી સાથે જોડાયેલ મુક્ત દાખલ કરેલ પદાર્થ સાથે વ્યવહાર કરવો મુશ્કેલ છે, અને જ્યારે મોટી સંખ્યામાં સંશ્લેષણ થાય છે ત્યારે ગ્રેફાઇટ ઇન્ટરલેમેલર સંયોજનોની સુસંગતતાની ખાતરી કરવી મુશ્કેલ છે.
ગલન પદ્ધતિ એ વિસ્તરણ કરી શકાય તેવા ગ્રેફાઇટ તૈયાર કરવા માટે ઇન્ટરકેલેટીંગ સામગ્રી અને ગરમી સાથે ગ્રેફાઇટને મિશ્રિત કરવાની છે. યુટેક્ટિક ઘટકો સિસ્ટમના ગલનબિંદુને (દરેક ઘટકના ગલનબિંદુથી નીચે) ઘટાડી શકે છે તેના આધારે, તે તૈયાર કરવા માટેની એક પદ્ધતિ છે. એકસાથે ગ્રેફાઇટ સ્તરો વચ્ચે બે કે તેથી વધુ પદાર્થો (જે પીગળેલા મીઠાની સિસ્ટમ બનાવવા માટે સક્ષમ હોવા જોઈએ) દાખલ કરીને ટર્નરી અથવા મલ્ટિકમ્પોનન્ટ GIC. સામાન્ય રીતે મેટલ ક્લોરાઇડ્સ - GICs તૈયાર કરવા માટે વપરાય છે.
ફાયદા: સંશ્લેષણ ઉત્પાદનમાં સારી સ્થિરતા, ધોવા માટે સરળ, સરળ પ્રતિક્રિયા ઉપકરણ, નીચું પ્રતિક્રિયા તાપમાન, ટૂંકા સમય, મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે યોગ્ય છે.
ગેરફાયદા: પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયામાં ઉત્પાદનના ઓર્ડર સ્ટ્રક્ચર અને કમ્પોઝિશનને નિયંત્રિત કરવું મુશ્કેલ છે, અને સામૂહિક સંશ્લેષણમાં ઓર્ડરની રચના અને ઉત્પાદનની રચનાની સુસંગતતાની ખાતરી કરવી મુશ્કેલ છે.
દબાણયુક્ત પદ્ધતિ એ ગ્રેફાઇટ મેટ્રિક્સને આલ્કલાઇન અર્થ મેટલ અને રેર અર્થ મેટલ પાવડર સાથે મિશ્રિત કરવાની છે અને દબાણયુક્ત સ્થિતિમાં M-GICS ઉત્પન્ન કરવા માટે પ્રતિક્રિયા આપે છે.
ગેરફાયદા: જ્યારે ધાતુનું વરાળનું દબાણ ચોક્કસ થ્રેશોલ્ડ કરતાં વધી જાય ત્યારે જ નિવેશની પ્રતિક્રિયા હાથ ધરી શકાય છે; જો કે, તાપમાન ખૂબ ઊંચું છે, ધાતુ અને ગ્રેફાઇટથી કાર્બાઇડ રચવામાં સરળ છે, નકારાત્મક પ્રતિક્રિયા છે, તેથી પ્રતિક્રિયા તાપમાન ચોક્કસ શ્રેણીમાં નિયંત્રિત હોવું આવશ્યક છે. દુર્લભ પૃથ્વી ધાતુઓનું નિવેશ તાપમાન ખૂબ ઊંચું છે, તેથી દબાણ લાગુ કરવું આવશ્યક છે. પ્રતિક્રિયા તાપમાન ઘટાડવું. આ પદ્ધતિ નીચા ગલનબિંદુ સાથે મેટલ-જીઆઈસીએસ તૈયાર કરવા માટે યોગ્ય છે, પરંતુ ઉપકરણ જટિલ છે અને ઓપરેશનની આવશ્યકતાઓ કડક છે, તેથી હવે તેનો ભાગ્યે જ ઉપયોગ થાય છે.
વિસ્ફોટક પદ્ધતિ સામાન્ય રીતે ગ્રેફાઇટ અને વિસ્તરણ એજન્ટનો ઉપયોગ કરે છે જેમ કે KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O પાયરોપાયરોસ અથવા તૈયાર મિશ્રણ, જ્યારે તેને ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ગ્રેફાઇટ વારાફરતી ઓક્સિડેશન અને ઇન્ટરકેલેશન રિએક્શન કેમ્બિયમ સંયોજન કરે છે, જે પછી "વિસ્ફોટક" રીતે વિસ્તરણ કરવામાં આવે છે, આમ વિસ્તૃત ગ્રેફાઇટ મળે છે. જ્યારે ધાતુના મીઠાનો વિસ્તરણ એજન્ટ તરીકે ઉપયોગ થાય છે, ત્યારે ઉત્પાદન વધુ જટિલ હોય છે, જેમાં માત્ર વિસ્તૃત ગ્રેફાઇટ જ નહીં, પણ મેટલ પણ હોય છે.
