ग्रेफाइट हे कृत्रिम ग्रेफाइट आणि नैसर्गिक ग्रेफाइटमध्ये विभागले गेले आहे, जगातील नैसर्गिक ग्रेफाइटचे सुमारे 2 अब्ज टनांचे सिद्ध साठे आहेत.
कृत्रिम ग्रेफाइट सामान्य दाबाखाली कार्बनयुक्त पदार्थांचे विघटन आणि उष्णता उपचार करून प्राप्त केले जाते.या परिवर्तनासाठी प्रेरक शक्ती म्हणून पुरेसे उच्च तापमान आणि उर्जा आवश्यक आहे आणि विस्कळीत संरचना ऑर्डर केलेल्या ग्रेफाइट क्रिस्टल स्ट्रक्चरमध्ये बदलली जाईल.
2000 ℃ वरील उच्च तापमान उष्णता उपचार कार्बन अणूंच्या पुनर्रचनाद्वारे ग्रॅफिटायझेशन हे कार्बोनेशियस सामग्रीच्या व्यापक अर्थाने आहे, तथापि काही कार्बन साहित्य 3000 ℃ पेक्षा जास्त उच्च तापमानात ग्राफिटायझेशन, या प्रकारच्या कार्बन सामग्रीला “हार्ड चारकोल” म्हणून ओळखले जात असे. सोपे ग्राफिटाइज्ड कार्बन सामग्री, पारंपारिक ग्राफिटायझेशन पद्धतीमध्ये उच्च तापमान आणि उच्च दाब पद्धत, उत्प्रेरक ग्राफिटायझेशन, रासायनिक बाष्प जमा करण्याची पद्धत इ.
ग्राफिटायझेशन हे कार्बनयुक्त पदार्थांच्या उच्च जोडलेल्या मूल्याच्या वापराचे प्रभावी माध्यम आहे.विद्वानांच्या व्यापक आणि सखोल संशोधनानंतर ते आता मुळात परिपक्व झाले आहे.तथापि, काही प्रतिकूल घटक उद्योगात पारंपारिक ग्राफिटायझेशनचा वापर मर्यादित करतात, म्हणून नवीन ग्राफिटायझेशन पद्धतींचा शोध घेणे हा एक अपरिहार्य कल आहे.
19 व्या शतकापासून वितळलेले मीठ इलेक्ट्रोलिसिस पद्धत विकासाच्या शतकापेक्षा जास्त होती, तिचे मूलभूत सिद्धांत आणि नवीन पद्धती सतत नावीन्यपूर्ण आणि विकास करीत आहेत, आता ती पारंपारिक धातू उद्योगापुरती मर्यादित नाही, 21 व्या शतकाच्या सुरूवातीस, धातू वितळलेले मीठ प्रणाली घन ऑक्साईड इलेक्ट्रोलाइटिक कमी करणे मूलभूत धातूंची तयारी अधिक सक्रिय मध्ये फोकस बनली आहे,
अलीकडे, वितळलेल्या मीठ इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे ग्रेफाइट सामग्री तयार करण्याच्या नवीन पद्धतीकडे बरेच लक्ष वेधले गेले आहे.
कॅथोडिक ध्रुवीकरण आणि इलेक्ट्रोडिपोझिशनद्वारे, कार्बन कच्च्या मालाचे दोन भिन्न रूपे उच्च जोडलेल्या मूल्यासह नॅनो-ग्रेफाइट सामग्रीमध्ये रूपांतरित होतात.पारंपारिक ग्रॅफिटायझेशन तंत्रज्ञानाच्या तुलनेत, नवीन ग्राफिटायझेशन पद्धतीमध्ये कमी ग्राफिटायझेशन तापमान आणि नियंत्रण करण्यायोग्य आकारविज्ञानाचे फायदे आहेत.
हा पेपर इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धतीद्वारे ग्राफिटायझेशनच्या प्रगतीचा आढावा घेतो, या नवीन तंत्रज्ञानाचा परिचय देतो, त्याचे फायदे आणि तोटे यांचे विश्लेषण करतो आणि त्याच्या भविष्यातील विकासाच्या प्रवृत्तीची संभावना करतो.
प्रथम, वितळलेले मीठ इलेक्ट्रोलाइटिक कॅथोड ध्रुवीकरण पद्धत
1.1 कच्चा माल
सध्या, कृत्रिम ग्रेफाइटचा मुख्य कच्चा माल म्हणजे सुई कोक आणि उच्च ग्रॅफिटायझेशन डिग्रीचा पिच कोक, म्हणजे तेल अवशेष आणि कोळसा डांबर कच्चा माल म्हणून उच्च-गुणवत्तेची कार्बन सामग्री तयार करण्यासाठी, कमी सच्छिद्रता, कमी सल्फर, कमी राख. ग्रॅफिटायझेशनची सामग्री आणि फायदे, ग्रेफाइटमध्ये तयार केल्यावर प्रभावासाठी चांगला प्रतिकार, उच्च यांत्रिक शक्ती, कमी प्रतिरोधकता,
तथापि, मर्यादित तेलाचे साठे आणि तेलाच्या चढउताराच्या किमतींनी त्याचा विकास रोखला आहे, त्यामुळे नवीन कच्चा माल शोधणे ही तातडीची समस्या बनली आहे.
पारंपारिक ग्रॅफिटायझेशन पद्धतींना मर्यादा आहेत आणि भिन्न ग्राफिटायझेशन पद्धती भिन्न कच्चा माल वापरतात.नॉन-ग्रॅफिटाइज्ड कार्बनसाठी, पारंपारिक पद्धती क्वचितच ग्राफिटाईझ करू शकतात, तर वितळलेल्या मीठ इलेक्ट्रोलिसिसचे इलेक्ट्रोकेमिकल सूत्र कच्च्या मालाच्या मर्यादेला तोडते आणि जवळजवळ सर्व पारंपारिक कार्बन सामग्रीसाठी योग्य आहे.
पारंपारिक कार्बन सामग्रीमध्ये कार्बन ब्लॅक, सक्रिय कार्बन, कोळसा इत्यादींचा समावेश होतो, त्यापैकी कोळसा सर्वात आशादायक आहे.कोळशावर आधारित शाई कोळसा अग्रदूत म्हणून घेते आणि पूर्व-उपचारानंतर उच्च तापमानात ग्रेफाइट उत्पादनांमध्ये तयार केली जाते.
अलीकडे, या पेपरने नवीन इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धती प्रस्तावित केल्या आहेत, जसे की पेंग, वितळलेल्या मिठाच्या इलेक्ट्रोलिसिसने ग्रेफाइटच्या उच्च क्रिस्टलिनिटीमध्ये कार्बन ब्लॅकचे ग्राफिटाइज्ड होण्याची शक्यता नाही, ग्रेफाइट नमुन्यांच्या इलेक्ट्रोलिसिसमध्ये पाकळ्या आकाराचे ग्रेफाइट नॅनोमीटर चिप्स आहेत, उच्च विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आहे. जेव्हा लिथियम बॅटरी कॅथोडसाठी वापरली जाते तेव्हा नैसर्गिक ग्रेफाइटपेक्षा उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकेमिकल कार्यप्रदर्शन जास्त दिसून येते.
झू वगैरे.950 डिग्री सेल्सियसवर इलेक्ट्रोलिसिससाठी कमी-गुणवत्तेचा कोळसा CaCl2 वितळलेल्या सॉल्ट सिस्टममध्ये टाकला आणि उच्च स्फटिकतेसह कमी-गुणवत्तेच्या कोळशाचे यशस्वीरित्या ग्रेफाइटमध्ये रूपांतर केले, ज्याने लिथियम आयन बॅटरीचा एनोड म्हणून वापर केल्यावर चांगला दर कामगिरी आणि दीर्घ सायकल आयुष्य दिसून आले. .
प्रयोग दर्शवितो की विविध प्रकारच्या पारंपारिक कार्बन सामग्रीचे ग्रेफाइटमध्ये वितळलेल्या मीठ इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे रूपांतर करणे शक्य आहे, जे भविष्यातील कृत्रिम ग्रेफाइटसाठी एक नवीन मार्ग उघडते.
1.2 ची यंत्रणा
वितळलेल्या मीठ इलेक्ट्रोलिसिस पद्धतीमध्ये कार्बन सामग्री कॅथोड म्हणून वापरली जाते आणि कॅथोडिक ध्रुवीकरणाद्वारे उच्च स्फटिकासह ग्रेफाइटमध्ये रूपांतरित होते.सध्या, विद्यमान साहित्यात कॅथोडिक ध्रुवीकरणाच्या संभाव्य रूपांतरण प्रक्रियेमध्ये ऑक्सिजन काढून टाकणे आणि कार्बन अणूंचे दीर्घ-अंतर पुनर्रचना यांचा उल्लेख आहे.
कार्बन पदार्थांमध्ये ऑक्सिजनची उपस्थिती काही प्रमाणात ग्राफिटायझेशनला अडथळा आणेल.पारंपारिक ग्राफिटायझेशन प्रक्रियेत, जेव्हा तापमान 1600K पेक्षा जास्त असेल तेव्हा ऑक्सिजन हळूहळू काढून टाकला जाईल.तथापि, कॅथोडिक ध्रुवीकरणाद्वारे डीऑक्सिडाइझ करणे अत्यंत सोयीचे आहे.
पेंग, इत्यादींनी प्रयोगांमध्ये प्रथमच वितळलेल्या मीठ इलेक्ट्रोलिसिस कॅथोडिक ध्रुवीकरण संभाव्य यंत्रणा पुढे आणली, म्हणजे ग्राफिटायझेशन सुरू करण्यासाठी सर्वात जास्त जागा घन कार्बन मायक्रोस्फियर्स/इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेसमध्ये स्थित आहे, प्रथम कार्बन मायक्रोस्फियर मूलभूत समान व्यासाभोवती आहे. ग्रेफाइट शेल, आणि नंतर कधीही स्थिर निर्जल कार्बन कार्बन अणू अधिक स्थिर बाह्य ग्रेफाइट फ्लेकमध्ये पसरत नाहीत, जोपर्यंत पूर्णपणे ग्रेफाइट होत नाही,
ग्रॅफिटायझेशन प्रक्रिया ऑक्सिजन काढून टाकण्यासह आहे, जी प्रयोगांद्वारे देखील पुष्टी केली जाते.
जिन आणि इतर.हा दृष्टिकोनही प्रयोगातून सिद्ध केला.ग्लुकोजच्या कार्बनीकरणानंतर, ग्राफिटायझेशन (17% ऑक्सिजन सामग्री) चालते.ग्राफिटायझेशननंतर, मूळ घन कार्बन गोलाकार (Fig. 1a आणि 1c) ग्रेफाइट नॅनोशीट्स (Fig. 1b आणि 1d) बनलेले सच्छिद्र कवच तयार करतात.
कार्बन तंतूंच्या (16% ऑक्सिजन) इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे, साहित्यात अनुमानित रूपांतरण पद्धतीनुसार ग्रेफाइटीकरणानंतर कार्बन तंतूंचे ग्रेफाइट ट्यूबमध्ये रूपांतर होऊ शकते.
असा विश्वास आहे की, दीर्घ अंतराची हालचाल कार्बन अणूंच्या कॅथोडिक ध्रुवीकरणाखाली आहे, उच्च क्रिस्टल ग्रेफाइट ते आकारहीन कार्बन पुनर्रचना करणे आवश्यक आहे, कृत्रिम ग्रेफाइट अद्वितीय पाकळ्या आकाराच्या नॅनोस्ट्रक्चर्सचा ऑक्सिजन अणूंपासून फायदा झाला, परंतु ग्रेफाइट नॅनोमीटर रचना कशी प्रभावित करायची हे स्पष्ट नाही, जसे की कॅथोडच्या प्रतिक्रियेनंतर कार्बनच्या सांगाड्यातून ऑक्सिजन, इ.
सध्या, यंत्रणेवरील संशोधन अद्याप प्राथमिक अवस्थेत असून, आणखी संशोधनाची गरज आहे.
1.3 सिंथेटिक ग्रेफाइटचे मॉर्फोलॉजिकल वैशिष्ट्य
SEM चा वापर ग्रेफाइटच्या सूक्ष्म पृष्ठभागाच्या आकारविज्ञानाचे निरीक्षण करण्यासाठी केला जातो, TEM चा वापर 0.2 μm पेक्षा कमी संरचनात्मक आकारविज्ञान निरीक्षण करण्यासाठी केला जातो, XRD आणि रामन स्पेक्ट्रोस्कोपी हे ग्रेफाइटच्या सूक्ष्म संरचनाचे वैशिष्ट्य दर्शवण्यासाठी सर्वात सामान्यपणे वापरले जाणारे माध्यम आहेत, XRD चा वापर क्रिस्टलचे वैशिष्ट्य दर्शवण्यासाठी केला जातो. ग्रेफाइटची माहिती, आणि रमन स्पेक्ट्रोस्कोपीचा वापर ग्रेफाइटचे दोष आणि क्रमवारी ओळखण्यासाठी केला जातो.
वितळलेल्या मीठ इलेक्ट्रोलिसिसच्या कॅथोड ध्रुवीकरणाने तयार केलेल्या ग्रेफाइटमध्ये अनेक छिद्रे आहेत.वेगवेगळ्या कच्च्या मालासाठी, जसे की कार्बन ब्लॅक इलेक्ट्रोलिसिस, पाकळ्यासारख्या सच्छिद्र नॅनोस्ट्रक्चर्स प्राप्त होतात.इलेक्ट्रोलिसिस नंतर कार्बन ब्लॅकवर XRD आणि रमन स्पेक्ट्रम विश्लेषण केले जाते.
827 ℃ वर, 1h साठी 2.6V व्होल्टेजने उपचार केल्यावर, कार्बन ब्लॅकची रमन स्पेक्ट्रल प्रतिमा जवळजवळ व्यावसायिक ग्रेफाइट सारखीच असते.कार्बन ब्लॅकवर वेगवेगळ्या तापमानांवर उपचार केल्यानंतर, तीक्ष्ण ग्रेफाइट वैशिष्ट्यपूर्ण शिखर (002) मोजले जाते.विवर्तन शिखर (002) ग्रेफाइटमधील सुगंधित कार्बन थराच्या अभिमुखतेची डिग्री दर्शवते.
कार्बनचा थर जितका तीक्ष्ण असेल तितका तो अधिक अभिमुख असेल.
झूने प्रयोगात कॅथोड म्हणून शुद्ध केलेल्या निकृष्ट कोळशाचा वापर केला आणि ग्रॅफिटाइज्ड उत्पादनाची सूक्ष्म रचना ग्रॅन्युलरमधून मोठ्या ग्रेफाइट रचनेत बदलली आणि घट्ट ग्रेफाइटचा थर देखील उच्च दर ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाखाली पाहिला गेला.
रमन स्पेक्ट्रामध्ये, प्रायोगिक परिस्थितीच्या बदलासह, ID/Ig मूल्य देखील बदलले.जेव्हा इलेक्ट्रोलाइटिक तापमान 950 ℃ होते, तेव्हा इलेक्ट्रोलाइटिक वेळ 6h होता आणि इलेक्ट्रोलाइटिक व्होल्टेज 2.6V होता, सर्वात कमी ID/ Ig मूल्य 0.3 होते आणि D शिखर G शिखरापेक्षा खूपच कमी होते.त्याच वेळी, 2D शिखराचा देखावा देखील उच्च ऑर्डर केलेल्या ग्रेफाइट संरचनेच्या निर्मितीचे प्रतिनिधित्व करतो.
XRD प्रतिमेतील तीक्ष्ण (002) विवर्तन शिखर देखील उच्च स्फटिकतेसह निकृष्ट कोळशाचे ग्रेफाइटमध्ये यशस्वी रूपांतरणाची पुष्टी करते.
ग्रॅफिटायझेशन प्रक्रियेत, तापमान आणि व्होल्टेजची वाढ प्रोत्साहन देणारी भूमिका बजावेल, परंतु खूप जास्त व्होल्टेज ग्रेफाइटचे उत्पादन कमी करेल आणि खूप जास्त तापमान किंवा खूप जास्त काळ ग्राफिटायझेशन वेळ संसाधनांचा अपव्यय करेल, म्हणून विविध कार्बन सामग्रीसाठी , सर्वात योग्य इलेक्ट्रोलाइटिक परिस्थिती एक्सप्लोर करणे विशेषतः महत्वाचे आहे, लक्ष आणि अडचण देखील आहे.
या पाकळ्यासारख्या फ्लेक नॅनोस्ट्रक्चरमध्ये उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकेमिकल गुणधर्म आहेत.मोठ्या संख्येने छिद्रांमुळे आयन त्वरीत समाविष्ट/डीम्बेड केले जाऊ शकतात, बॅटरी इत्यादींसाठी उच्च-गुणवत्तेची कॅथोड सामग्री प्रदान करते. म्हणून, इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धत ग्राफिटायझेशन ही एक अतिशय संभाव्य ग्राफिटायझेशन पद्धत आहे.
वितळलेले मीठ इलेक्ट्रोडपोझिशन पद्धत
2.1 कार्बन डाय ऑक्साईडचे इलेक्ट्रोडेपोझिशन
सर्वात महत्त्वाचा हरितगृह वायू म्हणून, CO2 हा एक गैर-विषारी, निरुपद्रवी, स्वस्त आणि सहज उपलब्ध नूतनीकरणीय संसाधन आहे.तथापि, CO2 मधील कार्बन सर्वाधिक ऑक्सिडेशन अवस्थेत आहे, म्हणून CO2 मध्ये उच्च थर्मोडायनामिक स्थिरता आहे, ज्यामुळे ते पुन्हा वापरणे कठीण होते.
CO2 इलेक्ट्रोडपोझिशनवरील सर्वात जुने संशोधन 1960 च्या दशकात शोधले जाऊ शकते.इंग्राम आणि इतर.Li2CO3-Na2CO3-K2CO3 च्या वितळलेल्या मीठ प्रणालीमध्ये सुवर्ण इलेक्ट्रोडवर कार्बन यशस्वीरित्या तयार केला.
व्हॅन आणि इतर.निदर्शनास आणून दिले की वेगवेगळ्या कपात संभाव्यतेवर प्राप्त झालेल्या कार्बन पावडरमध्ये ग्रेफाइट, आकारहीन कार्बन आणि कार्बन नॅनोफायबर्ससह भिन्न संरचना आहेत.
CO2 कॅप्चर करण्यासाठी वितळलेल्या मीठाने आणि कार्बन सामग्रीच्या यशाची तयारी पद्धत, दीर्घ कालावधीच्या संशोधनानंतर विद्वानांनी कार्बन संचय निर्मिती यंत्रणा आणि अंतिम उत्पादनावरील इलेक्ट्रोलिसिस परिस्थितीचा प्रभाव यावर लक्ष केंद्रित केले आहे, ज्यामध्ये इलेक्ट्रोलाइटिक तापमान, इलेक्ट्रोलाइटिक व्होल्टेज आणि रचना समाविष्ट आहे. वितळलेले मीठ आणि इलेक्ट्रोड इ., CO2 च्या इलेक्ट्रोडिपोझिशनसाठी ग्रेफाइट सामग्रीच्या उच्च कार्यक्षमतेच्या तयारीने एक भक्कम पाया घातला आहे.
इलेक्ट्रोलाइट बदलून आणि उच्च CO2 कॅप्चर कार्यक्षमतेसह CaCl2-आधारित वितळलेल्या मीठ प्रणालीचा वापर करून, Hu et al.इलेक्ट्रोलिसिस तापमान, इलेक्ट्रोड रचना आणि वितळलेल्या मिठाची रचना यासारख्या इलेक्ट्रोलाइटिक परिस्थितींचा अभ्यास करून उच्च ग्राफिटायझेशन डिग्री आणि कार्बन नॅनोट्यूब आणि इतर नॅनोग्राफाइट संरचनांसह ग्राफीन यशस्वीरित्या तयार केले.
कार्बोनेट प्रणालीच्या तुलनेत, CaCl2 मध्ये स्वस्त आणि मिळण्यास सोपे, उच्च चालकता, पाण्यात विरघळण्यास सोपे आणि ऑक्सिजन आयनची उच्च विद्राव्यता असे फायदे आहेत, जे उच्च जोडलेल्या मूल्यासह ग्रेफाइट उत्पादनांमध्ये CO2 चे रूपांतर करण्यासाठी सैद्धांतिक परिस्थिती प्रदान करतात.
2.2 परिवर्तन यंत्रणा
वितळलेल्या मिठापासून CO2 च्या इलेक्ट्रोडिपोझिशनद्वारे उच्च मूल्यवर्धित कार्बन सामग्री तयार करण्यामध्ये प्रामुख्याने CO2 कॅप्चर आणि अप्रत्यक्ष घट यांचा समावेश होतो.CO2 चे कॅप्चर मुक्त O2- वितळलेल्या मीठाने पूर्ण केले जाते, समीकरण (1) मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे :
CO2+O2-→CO3 2- (1)
सध्या, तीन अप्रत्यक्ष घट प्रतिक्रिया यंत्रणा प्रस्तावित केल्या आहेत: एक-चरण प्रतिक्रिया, द्वि-चरण प्रतिक्रिया आणि धातू घट प्रतिक्रिया यंत्रणा.
समीकरण (2) मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, एक-चरण प्रतिक्रिया यंत्रणा प्रथम इंग्रामने प्रस्तावित केली होती:
CO3 2-+ 4E – →C+3O2- (2)
समीकरण (3-4) मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, दोन-चरण प्रतिक्रिया यंत्रणा बोरुका आणि अन्य यांनी प्रस्तावित केली होती:
CO3 2-+ 2E – →CO2 2-+O2- (3)
CO2 2-+ 2E – →C+2O2- (4)
मेटल रिडक्शन रिअॅक्शनची यंत्रणा डीनहार्ट एट अल यांनी प्रस्तावित केली होती.त्यांचा असा विश्वास होता की कॅथोडमधील धातूचे आयन प्रथम धातूमध्ये कमी केले गेले आणि नंतर धातूचे कार्बोनेट आयनमध्ये कमी केले गेले, जसे समीकरण (5 ~ 6):
M- + E – →M (5)
4 m + M2CO3 – > C + 3 m2o (6)
सध्या, विद्यमान साहित्यात एक-चरण प्रतिक्रिया यंत्रणा सामान्यतः स्वीकारली जाते.
यिन वगैरे.कॅथोड म्हणून निकेल, एनोड म्हणून टिन डायऑक्साइड आणि संदर्भ इलेक्ट्रोड म्हणून चांदीची तार असलेली Li-Na-K कार्बोनेट प्रणालीचा अभ्यास केला, आणि निकेल कॅथोडवर आकृती 2 (100 mV/s चा स्कॅनिंग दर) मधील चक्रीय व्होल्टमेट्री चाचणी आकृती प्राप्त केली, आणि सापडले. की नकारात्मक स्कॅनिंगमध्ये फक्त एक कपात शिखर (-2.0V वर) होते.
म्हणून, कार्बोनेट कमी करताना केवळ एक प्रतिक्रिया आली असा निष्कर्ष काढला जाऊ शकतो.
गाओ वगैरे.समान कार्बोनेट प्रणालीमध्ये समान चक्रीय व्होल्टमेट्री प्राप्त केली.
Ge et al.LiCl-Li2CO3 सिस्टीममध्ये CO2 कॅप्चर करण्यासाठी इनर्ट एनोड आणि टंगस्टन कॅथोडचा वापर केला आणि तत्सम प्रतिमा मिळवल्या आणि नकारात्मक स्कॅनिंगमध्ये कार्बन साठा कमी करणारे शिखर दिसून आले.
क्षारीय धातू वितळलेल्या मीठ प्रणालीमध्ये, कॅथोडद्वारे कार्बन जमा होत असताना अल्कली धातू आणि CO निर्माण होतील.तथापि, कार्बन डिपॉझिशन रिअॅक्शनची थर्मोडायनामिक स्थिती कमी तापमानात कमी असल्याने, प्रयोगात केवळ कार्बोनेट ते कार्बन कमी होणे शोधले जाऊ शकते.
2.3 ग्रेफाइट उत्पादने तयार करण्यासाठी वितळलेल्या मीठाने CO2 कॅप्चर केले
उच्च मूल्यवर्धित ग्रेफाइट नॅनोमटेरियल जसे की ग्राफीन आणि कार्बन नॅनोट्यूब प्रायोगिक परिस्थिती नियंत्रित करून वितळलेल्या मिठापासून CO2 च्या इलेक्ट्रोड डिपोझिशनद्वारे तयार केले जाऊ शकतात.हू वगैरे.CaCl2-NaCl-CaO वितळलेल्या मीठ प्रणालीमध्ये कॅथोड म्हणून स्टेनलेस स्टीलचा वापर केला आणि वेगवेगळ्या तापमानात 2.6V स्थिर व्होल्टेजच्या स्थितीत 4 तासांसाठी इलेक्ट्रोलायझ केले.
लोखंडाचे उत्प्रेरक आणि ग्रेफाइट स्तरांमधील CO च्या स्फोटक प्रभावामुळे, कॅथोडच्या पृष्ठभागावर ग्राफीन आढळले.ग्राफीन तयार करण्याची प्रक्रिया आकृती 3 मध्ये दर्शविली आहे.
चित्र
नंतरच्या अभ्यासात CaCl2-NaClCaO वितळलेल्या मीठ प्रणालीच्या आधारावर Li2SO4 जोडले गेले, इलेक्ट्रोलिसिस तापमान 625 ℃ होते, इलेक्ट्रोलिसिसच्या 4 तासांनंतर, कार्बनच्या कॅथोडिक डिपॉझिशनमध्ये एकाच वेळी ग्राफीन आणि कार्बन नॅनोट्यूब आढळले, अभ्यासात आढळले की Li+ आणि SO4 2. - ग्राफिटायझेशनवर सकारात्मक प्रभाव आणण्यासाठी.
सल्फर देखील कार्बन बॉडीमध्ये यशस्वीरित्या समाकलित केले जाते आणि अल्ट्रा-पातळ ग्रेफाइट शीट्स आणि फिलामेंटस कार्बन इलेक्ट्रोलाइटिक परिस्थिती नियंत्रित करून मिळवता येतात.
ग्राफीनच्या निर्मितीसाठी उच्च आणि निम्न इलेक्ट्रोलाइटिक तापमान सारखे साहित्य महत्वाचे आहे, जेव्हा 800 ℃ पेक्षा जास्त तापमान कार्बन ऐवजी CO निर्माण करणे सोपे असते, 950 ℃ पेक्षा जास्त असताना जवळजवळ कार्बन जमा होत नाही, त्यामुळे तापमान नियंत्रण अत्यंत महत्वाचे आहे. graphene आणि कार्बन नॅनोट्यूब तयार करण्यासाठी, आणि कॅथोड स्थिर graphene व्युत्पन्न होईल याची खात्री करण्यासाठी आवश्यक कार्बन डिपॉझिशन रिअॅक्शन CO प्रतिक्रिया समन्वय पुनर्संचयित करण्यासाठी.
ही कामे CO2 द्वारे नॅनो-ग्रेफाइट उत्पादने तयार करण्यासाठी एक नवीन पद्धत प्रदान करतात, जी हरितगृह वायूंचे समाधान आणि ग्राफीन तयार करण्यासाठी खूप महत्त्वाची आहे.
3. सारांश आणि आउटलुक
नवीन ऊर्जा उद्योगाच्या झपाट्याने विकासामुळे, नैसर्गिक ग्रेफाइट सध्याची मागणी पूर्ण करू शकत नाही, आणि कृत्रिम ग्रेफाइटमध्ये नैसर्गिक ग्रेफाइटपेक्षा चांगले भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म आहेत, त्यामुळे स्वस्त, कार्यक्षम आणि पर्यावरणास अनुकूल ग्राफिटायझेशन हे दीर्घकालीन उद्दिष्ट आहे.
कॅथोडिक ध्रुवीकरण आणि इलेक्ट्रोकेमिकल डिपॉझिशनच्या पद्धतीसह घन आणि वायूयुक्त कच्च्या मालामध्ये इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धती ग्राफिटायझेशनच्या पारंपारिक पद्धतीच्या तुलनेत उच्च जोडलेल्या मूल्यासह ग्रेफाइट सामग्रीमधून यशस्वीरित्या बाहेर पडले, इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धत उच्च कार्यक्षमता, कमी ऊर्जा वापर, हिरवे पर्यावरण संरक्षण, एकाच वेळी निवडक सामग्रीद्वारे लहान मर्यादित, भिन्न इलेक्ट्रोलिसिस परिस्थितीनुसार ग्रेफाइट संरचनेच्या भिन्न आकारविज्ञानानुसार तयार केले जाऊ शकते,
हे सर्व प्रकारच्या आकारहीन कार्बन आणि हरितगृह वायूंना मौल्यवान नॅनो-स्ट्रक्चर्ड ग्रेफाइट सामग्रीमध्ये रूपांतरित करण्याचा एक प्रभावी मार्ग प्रदान करते आणि त्याच्या वापराची चांगली शक्यता आहे.
सध्या हे तंत्रज्ञान बाल्यावस्थेत आहे.इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धतीने ग्राफिटायझेशनवर काही अभ्यास आहेत आणि अजूनही अनेक अज्ञात प्रक्रिया आहेत.म्हणून, कच्च्या मालापासून सुरुवात करणे आणि विविध आकारहीन कार्बनचा व्यापक आणि पद्धतशीर अभ्यास करणे आवश्यक आहे आणि त्याच वेळी ग्रेफाइट रूपांतरणाची थर्मोडायनामिक्स आणि गतिशीलता सखोल स्तरावर एक्सप्लोर करणे आवश्यक आहे.
ग्रेफाइट उद्योगाच्या भविष्यातील विकासासाठी या गोष्टींचे दूरगामी महत्त्व आहे.
पोस्ट वेळ: मे-10-2021