ግራፋይት በአርቴፊሻል ግራፋይት እና በተፈጥሮ ግራፋይት የተከፈለ ሲሆን ይህም በዓለም ላይ የተረጋገጠ የተፈጥሮ ግራፋይት ክምችት ሲሆን ይህም በግምት 2 ቢሊዮን ቶን ነው።
አርቲፊሻል ግራፋይት የሚገኘው ካርቦን የያዙ ቁሳቁሶችን በመደበኛ ግፊት በመበታተን እና በሙቀት በማከም ነው። ይህ ለውጥ እንደ አንቀሳቃሽ ኃይል በቂ የሆነ የሙቀት መጠን እና ጉልበት ይጠይቃል፣ እና የተዛባው መዋቅር ወደተደራጀ የግራፋይት ክሪስታል መዋቅር ይለወጣል።
ግራፊታይዜሽን ከ2000 ℃ በላይ ባለው ከፍተኛ የሙቀት ሙቀት ሕክምና የካርቦን አቶሞችን እንደገና በማደራጀት የካርቦን ቁሳቁስ ሰፊ ትርጉም አለው፣ ነገር ግን ከ3000 ℃ በላይ ባለው ከፍተኛ ሙቀት ውስጥ ያሉ አንዳንድ የካርቦን ቁሳቁሶች ግራፊታይዜሽን፣ ይህ ዓይነቱ የካርቦን ቁሳቁሶች “ጠንካራ ከሰል” በመባል ይታወቁ ነበር፣ ለቀላል ግራፊታይዜሽን የካርቦን ቁሳቁሶች፣ ባህላዊው የግራፊታይዜሽን ዘዴ ከፍተኛ የሙቀት መጠን እና ከፍተኛ ግፊት ዘዴ፣ ካታሊቲክ ግራፊታይዜሽን፣ የኬሚካል ትነት ማስቀመጫ ዘዴ፣ ወዘተ.
ግራፊታይዜሽን የካርቦን ቁሳቁሶችን ከፍተኛ ዋጋ ያለው አጠቃቀም ውጤታማ ዘዴ ነው። በምሁራን ሰፊ እና ጥልቅ ምርምር ከተደረገ በኋላ፣ አሁን በመሠረቱ የበሰለ ነው። ሆኖም፣ አንዳንድ አሉታዊ ምክንያቶች በኢንዱስትሪ ውስጥ ባህላዊውን ግራፊታይዜሽን ተግባራዊነት ይገድባሉ፣ ስለዚህ አዳዲስ የግራፊክታይዜሽን ዘዴዎችን መመርመር የማይቀር አዝማሚያ ነው።
የቀለጠ የጨው ኤሌክትሮላይሲስ ዘዴ ከ19ኛው ክፍለ ዘመን ከአንድ ክፍለ ዘመን በላይ የልማት ዘመን ስለነበር፣ መሰረታዊ ንድፈ ሐሳቡ እና አዳዲስ ዘዴዎች ያለማቋረጥ ፈጠራ እና ልማት ናቸው፣ አሁን በባህላዊው የብረታ ብረት ኢንዱስትሪ ብቻ የተወሰነ አይደለም፣ በ21ኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ፣ በቀለጠ የጨው ስርዓት ውስጥ ያለው ብረት ጠንካራ ኦክሳይድ ኤሌክትሮላይቲክ ቅነሳ የኤለመንታል ብረቶች ዝግጅት ይበልጥ ንቁ በሆነው ውስጥ ትኩረት ሆኗል፣
በቅርቡ፣ የግራፋይት ቁሳቁሶችን በቀለጠ ጨው ኤሌክትሮላይሲስ ለማዘጋጀት አዲስ ዘዴ ብዙ ትኩረትን ስቧል።
በካቶዲክ ፖላራይዜሽን እና በኤሌክትሮድፖዚሽን አማካኝነት፣ ሁለቱ የተለያዩ የካርቦን ጥሬ ዕቃዎች ዓይነቶች ከፍተኛ ዋጋ ያላቸው ወደ ናኖ-ግራፋይት ቁሳቁሶች ይለወጣሉ። ከባህላዊው የግራፍታይዜሽን ቴክኖሎጂ ጋር ሲነጻጸር፣ አዲሱ የግራፍታይዜሽን ዘዴ ዝቅተኛ የግራፍታይዜሽን ሙቀት እና ቁጥጥር የሚደረግበት ሞርፎሎጂ ጥቅሞች አሉት።
ይህ ጽሑፍ የግራፊክታይዜሽን ሂደትን በኤሌክትሮኬሚካል ዘዴ ይገመግማል፣ ይህንን አዲስ ቴክኖሎጂ ያስተዋውቃል፣ ጥቅሞቹንና ጉዳቶቹን ይተነትናል፣ እንዲሁም የወደፊት የልማት አዝማሚያውን ይገመግማል።
በመጀመሪያ፣ የቀለጠ ጨው ኤሌክትሮላይቲክ ካቶድ ፖላራይዜሽን ዘዴ
1.1 ጥሬ እቃ
በአሁኑ ጊዜ፣ አርቲፊሻል ግራፋይት ዋናው ጥሬ እቃ ከፍተኛ የግራፊታይዜሽን ደረጃ ያለው መርፌ ኮክ እና ፒች ኮክ ሲሆን፣ ይህም በዘይት ቅሪት እና በከሰል ታር አማካኝነት ከፍተኛ ጥራት ያለው የካርቦን ቁሳቁሶችን ለማምረት እንደ ጥሬ እቃ ሲሆን ዝቅተኛ ቀዳዳ፣ ዝቅተኛ ሰልፈር፣ ዝቅተኛ አመድ ይዘት እና የግራፊታይዜሽን ጥቅሞች አሉት፣ ወደ ግራፋይት ከተዘጋጀ በኋላ ለግጭት ጥሩ የመቋቋም ችሎታ፣ ከፍተኛ የሜካኒካል ጥንካሬ፣ ዝቅተኛ የመቋቋም ችሎታ አለው።
ይሁን እንጂ የነዳጅ ክምችት ውስንነት እና የነዳጅ ዋጋ ተለዋዋጭነት ልማቱን ገድቦታል፣ ስለዚህ አዳዲስ ጥሬ እቃዎችን መፈለግ ሊፈታ የሚገባ አጣዳፊ ችግር ሆኗል።
ባህላዊ የግራፊታይዜሽን ዘዴዎች ውስንነቶች አሏቸው፣ እና የተለያዩ የግራፊታይዜሽን ዘዴዎች የተለያዩ ጥሬ እቃዎችን ይጠቀማሉ። ግራፊታይዜሽን ላልተደረገለት ካርቦን፣ ባህላዊ ዘዴዎች ግራፋይታይዜሽን ማድረግ አይችሉም፣ የቀለጠ የጨው ኤሌክትሮላይሲስ ኤሌክትሮኬሚካል ቀመር ደግሞ የጥሬ ዕቃዎችን ገደብ ይጥሳል፣ እና ለሁሉም ማለት ይቻላል ባህላዊ የካርቦን ቁሳቁሶች ተስማሚ ነው።
ባህላዊ የካርቦን ቁሳቁሶች ካርቦን ጥቁር፣ አክቲቭ ካርቦን፣ የድንጋይ ከሰል ወዘተ ያካትታሉ፣ ከእነዚህም ውስጥ የድንጋይ ከሰል በጣም ተስፋ ሰጪ ነው። በከሰል ላይ የተመሰረተው ቀለም የድንጋይ ከሰልን እንደ ቅድመ ዝግጅት አድርጎ ይወስዳል እና ከህክምናው በፊት በከፍተኛ ሙቀት ወደ ግራፋይት ምርቶች ይዘጋጃል።
በቅርቡ፣ ይህ ጽሑፍ እንደ ፔንግ ያሉ አዲስ የኤሌክትሮኬሚካል ዘዴዎችን ያቀርባል፣ ይህም በቀለጠ ጨው ኤሌክትሮሊሲስ አማካኝነት የካርቦን ጥቁር ወደ ግራፋይት ከፍተኛ ክሪስታሊኒቲ ሊቀየር የማይችል ነው፣ የአበባ ቅርጽ ያለው የግራፋይት ናኖሜትር ቺፕስ የያዙ የግራፋይት ናሙናዎች ኤሌክትሮሊሲስ ከፍተኛ የተወሰነ የገጽታ ስፋት አለው፣ ለሊቲየም ባትሪ ጥቅም ላይ ሲውል ካቶድ ከተፈጥሮ ግራፋይት የበለጠ እጅግ በጣም ጥሩ የኤሌክትሮኬሚካል አፈፃፀም አሳይቷል።
ዙ እና ሌሎችም በ950 ℃ ለኤሌክትሮላይዝስ ዲአሺንግ የታከመውን ዝቅተኛ ጥራት ያለው የድንጋይ ከሰል ወደ CaCl2 የቀለጠ የጨው ስርዓት ውስጥ አስገብተው ዝቅተኛ ጥራት ያለውን የድንጋይ ከሰል ወደ ከፍተኛ ክሪስታሊኒቲ ወደ ግራፋይት ቀይረውታል፣ ይህም እንደ ሊቲየም አዮን ባትሪ አኖድ ጥቅም ላይ ሲውል ጥሩ የፍጥነት አፈጻጸም እና ረጅም ዑደት ዕድሜ አሳይቷል።
ሙከራው እንደሚያሳየው የተለያዩ አይነት ባህላዊ የካርቦን ቁሳቁሶችን በቀለጠ የጨው ኤሌክትሮላይሲስ ወደ ግራፋይት መቀየር የሚቻል ሲሆን ይህም ለወደፊቱ ሰው ሰራሽ ግራፋይት አዲስ መንገድ ይከፍታል።
1.2 የአጠቃቀም ዘዴ
የቀለጠ የጨው ኤሌክትሮላይዝስ ዘዴ የካርቦን ቁስን እንደ ካቶድ ይጠቀማል እና በካቶዲክ ፖላራይዜሽን አማካኝነት ከፍተኛ ክሪስታሊኒቲ ወዳለው ግራፋይት ይለውጠዋል። በአሁኑ ጊዜ፣ አሁን ያሉት ጽሑፎች በካቶዲክ ፖላራይዜሽን ሊለወጥ በሚችል ሂደት ውስጥ የካርቦን አቶሞችን ኦክስጅን ማስወገድ እና የረጅም ርቀት ዳግም ማዋቀርን ይጠቅሳሉ።
በካርቦን ቁሶች ውስጥ የኦክስጅን መኖር ግራፊታይዜሽንን በተወሰነ ደረጃ ያደናቅፋል። በባህላዊው የግራፍታይዜሽን ሂደት ውስጥ፣ የሙቀት መጠኑ ከ1600 ኪ.ሜ በላይ ሲሆን ኦክስጅን ቀስ በቀስ ይወገዳል። ሆኖም፣ በካቶዲክ ፖላራይዜሽን አማካኝነት ዲኦክሲዴሽን ማድረግ እጅግ በጣም ምቹ ነው።
ፔንግ፣ ወዘተ. ለመጀመሪያ ጊዜ በተደረጉት ሙከራዎች ውስጥ የቀለጠውን የጨው ኤሌክትሮላይሲስ የካቶዲክ ፖላራይዜሽን እምቅ ዘዴን አቅርበዋል፣ ማለትም ግራፋይታይዜሽን ለመጀመር በጣም አስፈላጊው ቦታ በጠጣር የካርቦን ማይክሮስፌሮች/ኤሌክትሮላይት በይነገጽ ውስጥ መሆን፣ መጀመሪያ የካርቦን ማይክሮስፌር ቅርፅ በመሠረታዊ ተመሳሳይ ዲያሜትር ባለው የግራፋይት ቅርፊት ዙሪያ መሆን እና ከዚያ በኋላ ፈጽሞ የማይረጋጉ አንሃይድሮስ የካርቦን ካርቦን አቶሞች ወደ ይበልጥ የተረጋጋ ውጫዊ ግራፋይት ፍሌክ ተሰራጭተው ሙሉ በሙሉ ግራፋይት እስኪሆን ድረስ።
የግራፊክታይዜሽን ሂደቱ ኦክስጅንን ከማስወገድ ጋር አብሮ የሚሄድ ሲሆን ይህም በሙከራዎችም የተረጋገጠ ነው።
ጂን እና ሌሎችም ይህንን አመለካከት በሙከራዎች አረጋግጠዋል። የግሉኮስ ካርቦኔላይዜሽን ከተደረገ በኋላ፣ ግራፋይታይዜሽን (17% የኦክስጅን ይዘት) ተካሂዷል። ግራፋይታይዜሽን ከተደረገ በኋላ፣ የመጀመሪያዎቹ ጠንካራ የካርቦን ሉሎች (ምስል 1a እና 1c) ከግራፋይት ናኖሼቶች (ምስል 1b እና 1d) የተዋቀረ ቀዳዳ ያለው ቅርፊት ፈጠሩ።
በካርቦን ፋይበር (16% ኦክስጅን) ኤሌክትሮላይሲስ፣ የካርቦን ፋይበር በሥነ-ጽሑፍ ውስጥ በተገመተው የልወጣ ዘዴ መሠረት ከግራፊታይዜሽን በኋላ ወደ ግራፋይት ቱቦዎች ሊቀየር ይችላል።
የረጅም ርቀት እንቅስቃሴው በካቶዲክ ፖላራይዜሽን ስር እንደሚገኝ ያምን ነበር፣ ከፍተኛ ክሪስታል ግራፋይት ወደ አሞርፎስ ካርቦን እንደገና ማስተካከል አለበት፣ ልዩ የአበባ ቅጠሎች ቅርፅ ያላቸው ናኖስትራክቸሮች ከኦክስጅን አቶሞች ጥቅም አግኝተዋል፣ ነገር ግን የግራፋይት ናኖሜትር አወቃቀር እንዴት ተጽዕኖ እንደሚያሳድር ግልጽ አይደለም፣ ለምሳሌ ከካርቦን አፅም ኦክስጅን እና በካቶድ ምላሽ ላይ እንዴት እንደሚገኝ፣ ወዘተ.
በአሁኑ ጊዜ፣ በሜካኒኩ ላይ የተደረገው ጥናት አሁንም በመጀመርያ ደረጃ ላይ የሚገኝ ሲሆን ተጨማሪ ምርምር ያስፈልጋል።
1.3 የሠራተኛ ግራፋይት ሞርፎሎጂካል ባሕሪይ
SEM የግራፋይትን ጥቃቅን የወለል ሞርፎሎጂ ለመመልከት ይጠቅማል፣ TEM ከ0.2 μm በታች የሆነውን መዋቅራዊ ሞርፎሎጂ ለመመልከት ይጠቅማል፣ XRD እና Raman spectroscopy የግራፋይትን ማይክሮ መዋቅር ለመለየት በብዛት ጥቅም ላይ የሚውሉ ዘዴዎች ናቸው፣ XRD የግራፋይትን ክሪስታል መረጃ ለመለየት ይጠቅማል፣ እና Raman spectroscopy የግራፋይትን ጉድለቶች እና የትዕዛዝ ደረጃ ለመለየት ይጠቅማል።
በቀለጠ የጨው ኤሌክትሮሊሲስ ካቶድ ፖላራይዜሽን የተዘጋጀ ግራፋይት ውስጥ ብዙ ቀዳዳዎች አሉ። እንደ ካርቦን ጥቁር ኤሌክትሮሊሲስ ላሉ የተለያዩ ጥሬ ዕቃዎች፣ የአበባ ቅጠል መሰል ቀዳዳ ያላቸው ናኖስትራክቸሮች ይገኛሉ። ከኤሌክትሮሊሲስ በኋላ የXRD እና የራማን ስፔክትረም ትንተና በካርቦን ጥቁር ላይ ይካሄዳል።
በ827 ℃፣ ለ1 ሰዓት በ2.6V ቮልቴጅ ከታከመ በኋላ፣ የካርቦን ጥቁር ራማን ስፔክትራል ምስል ከንግድ ግራፋይት ጋር ተመሳሳይ ነው። የካርቦን ጥቁር በተለያዩ የሙቀት መጠኖች ከታከመ በኋላ፣ ስለታም የግራፋይት ባህሪ ጫፍ (002) ይለካል። የዲፍራክሽን ጫፍ (002) በግራፋይት ውስጥ የአሮማቲክ ካርቦን ንብርብር የአቀማመጥ ደረጃን ይወክላል።
የካርቦን ንብርብር በጠራራ ቁጥር፣ የበለጠ ተኮር ይሆናል።
ዡ በሙከራው ውስጥ የተጣራውን የበታች የድንጋይ ከሰል እንደ ካቶድ ተጠቅሞበታል፣ እና የግራፊታይዝድ ምርት ማይክሮ መዋቅር ከጥራጥሬ ወደ ትልቅ ግራፋይት መዋቅር ተለውጧል፣ እና ጥብቅ የሆነው የግራፋይት ንብርብር በከፍተኛ ፍጥነት ማስተላለፊያ ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ ስርም ታይቷል።
በራማን ስፔክትራ፣ የሙከራ ሁኔታዎች ሲቀየሩ፣ የID/Ig እሴትም ተቀይሯል። የኤሌክትሮላይቲክ የሙቀት መጠኑ 950 ℃ ሲሆን፣ የኤሌክትሮላይቲክ ጊዜ 6 ሰዓት ነበር፣ እና የኤሌክትሮላይቲክ ቮልቴጅ 2.6V ነበር፣ ዝቅተኛው የID/Ig እሴት 0.3 ነበር፣ እና የD ጫፍ ከG ጫፍ በጣም ያነሰ ነበር። በተመሳሳይ ጊዜ፣ የ2D ጫፍ ገጽታም በከፍተኛ ደረጃ የተደረደረ የግራፋይት መዋቅር መፈጠርን ይወክላል።
በXRD ምስል ውስጥ ያለው ስለታም (002) የዲፍራክሽን ጫፍ እንዲሁም ዝቅተኛ የድንጋይ ከሰል ወደ ከፍተኛ ክሪስታሊኒቲ ወደ ግራፋይት በተሳካ ሁኔታ መቀየሩን ያረጋግጣል።
በግራፊታይዜሽን ሂደት ውስጥ የሙቀት መጠን እና የቮልቴጅ መጨመር የማስተዋወቂያ ሚና ይጫወታል፣ ነገር ግን በጣም ከፍተኛ ቮልቴጅ የግራፋይት ምርትን ይቀንሳል፣ እና በጣም ከፍተኛ የሙቀት መጠን ወይም በጣም ረጅም የግራፊታይዜሽን ጊዜ የሀብት ብክነትን ያስከትላል፣ ስለዚህ ለተለያዩ የካርቦን ቁሳቁሶች፣ በጣም ተገቢ የሆኑትን የኤሌክትሮላይቲክ ሁኔታዎችን መመርመር በጣም አስፈላጊ ነው፣ ትኩረቱም እና አስቸጋሪው ነው።
ይህ የአበባ ቅጠል መሰል ፍሌክ ናኖስትራክቸር እጅግ በጣም ጥሩ የኤሌክትሮኬሚካል ባህሪያት አሉት። በርካታ ቀዳዳዎች አዮኖችን በፍጥነት እንዲገቡ/እንዲተከሉ ያስችላቸዋል፣ ይህም ለባትሪዎች ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን የካቶድ ቁሳቁሶችን ወዘተ ያቀርባል። ስለዚህ የኤሌክትሮኬሚካል ዘዴ ግራፋይታይዜሽን በጣም እምቅ የግራፊክታይዜሽን ዘዴ ነው።
የተለበጠ የጨው ኤሌክትሮድ አቀማመጥ ዘዴ
2.1 የካርቦን ዳይኦክሳይድ ኤሌክትሮዲዜሽን
በጣም አስፈላጊው የግሪንሀውስ ጋዝ እንደመሆኑ መጠን፣ ካርቦን (CO2) መርዛማ ያልሆነ፣ ምንም ጉዳት የሌለው፣ ርካሽ እና በቀላሉ የሚገኝ ታዳሽ ሀብት ነው። ሆኖም፣ በካርቦን (CO2) ውስጥ ያለው ካርቦን ከፍተኛ የኦክሳይድ ሁኔታ ላይ የሚገኝ በመሆኑ፣ ካርቦን (CO2) ከፍተኛ የቴርሞዳይናሚክ መረጋጋት ስላለው እንደገና ጥቅም ላይ ለማዋል አስቸጋሪ ያደርገዋል።
በCO2 ኤሌክትሮድፖዚሽን ላይ የተደረገው የመጀመሪያው ጥናት ከ1960ዎቹ ጀምሮ ሊረጋገጥ ይችላል። ኢንግራም እና ሌሎችም በሊ2CO3-Na2CO3-K2CO3 የቀለጠ የጨው ስርዓት ውስጥ በወርቅ ኤሌክትሮድ ላይ ካርቦን በተሳካ ሁኔታ አዘጋጅተዋል።
ቫን እና ሌሎችም በተለያዩ የመቀነስ እምቅ አቅሞች የተገኙት የካርቦን ዱቄቶች የተለያዩ አወቃቀሮች እንደነበሯቸው ጠቁመዋል፤ ከእነዚህም ውስጥ ግራፋይት፣ አሞርፎስ ካርቦን እና ካርቦን ናኖፋይበር ይገኙበታል።
የካርቦን ቁስ አካልን ለማሰባሰብ የቀለጠ ጨው እና የካርቦን ቁስ አካል ስኬት የማዘጋጀት ዘዴን በመጠቀም፣ ለረጅም ጊዜ የምርምር ምሁራን በካርቦን ክምችት ምስረታ ዘዴ እና በመጨረሻው ምርት ላይ የኤሌክትሮላይቲክ ሙቀት፣ የኤሌክትሮላይቲክ ቮልቴጅ እና የቀለጠ ጨው እና ኤሌክትሮዶች ስብጥር ወዘተ ላይ ካተኮሩ በኋላ፣ ለካርቦን ኤሌክትሮላይት አቀማመጥ ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸው የግራፋይት ቁሳቁሶች ዝግጅት ጠንካራ መሠረት ጥሏል።
ኤሌክትሮላይቱን በመቀየር እና ከፍተኛ የካርቦን ዳይኦክሳይድ ቀረጻ ቅልጥፍና ያለው CaCl2-based የቀለጠ የጨው ስርዓትን በመጠቀም፣ ሁ እና ሌሎች እንደ ኤሌክትሮላይዝስ የሙቀት መጠን፣ የኤሌክትሮድ ቅንብር እና የቀለጠ የጨው ቅንብር ያሉ የኤሌክትሮላይቲክ ሁኔታዎችን በማጥናት ከፍተኛ የግራፊታይዜሽን ዲግሪ ያለው ግራፊን እና የካርቦን ናኖቱቦችን እና ሌሎች ናኖግራፋይት አወቃቀሮችን በተሳካ ሁኔታ አዘጋጅተዋል።
ከካርቦኔት ሲስተም ጋር ሲነጻጸር፣ CaCl2 ርካሽ እና በቀላሉ የሚገኝ፣ ከፍተኛ የመተላለፊያ አቅም ያለው፣ በውሃ ውስጥ በቀላሉ የሚሟሟ እና ከፍተኛ የኦክስጅን አየኖች የመሟሟት ጥቅሞች አሉት፣ ይህም ካርቦን ዳይኦክሳይድ ወደ ግራፋይት ምርቶች ለመቀየር የንድፈ ሀሳብ ሁኔታዎችን ይፈጥራል።
2.2 የለውጥ ዘዴ
ከቀለጠ ጨው የካርቦን ዳይኦክሳይድን በኤሌክትሮድ አቀማመጥ በመጠቀም ከፍተኛ ዋጋ ያላቸው የካርቦን ቁሶችን ማዘጋጀት በዋናነት የካርቦን ዳይኦክሳይድን መያዝ እና ቀጥተኛ ያልሆነ ቅነሳን ያካትታል። የካርቦን ዳይኦክሳይድን መያዝ የሚከናወነው በነጻ O2-ኢን የቀለጠ ጨው ነው፣ በእኩልታ (1) ላይ እንደሚታየው፡
CO2+O2-→CO3 2- (1)
በአሁኑ ጊዜ ሶስት ቀጥተኛ ያልሆኑ የመቀነስ ግብረመልሶች ቀርበዋል፡- የአንድ-ደረጃ ግብረመልሶች፣ የሁለት-ደረጃ ግብረመልሶች እና የብረት ቅነሳ ግብረመልሶች።
የአንድ-ደረጃ ምላሽ ዘዴ ለመጀመሪያ ጊዜ የቀረበው በኢንግራም ሲሆን፣ በቀመር (2) ላይ እንደሚታየው፡
CO3 2-+ 4E – →C+3O2- (2)
የሁለት-ደረጃ ምላሽ ዘዴ የቀረበው በቦሩካ እና ሌሎች ሲሆን፣ በቀመር (3-4) ላይ እንደሚታየው፡
CO3 2-+ 2E – →CO2 2-+O2- (3)
CO2 2-+ 2E – →C+2O2- (4)
የብረት ቅነሳ ምላሽ ዘዴ በዲንሃርት እና ባልደረቦቻቸው የቀረበ ነው። የብረት አየኖች መጀመሪያ በካቶድ ውስጥ ወደ ብረት ይቀነሳሉ፣ ከዚያም ብረቱ ወደ ካርቦኔት አየኖች ይቀነሳል ብለው ያምኑ ነበር፣ ይህም በእኩልታ (5~6) ላይ እንደሚታየው፡
ኤም- + ኢ – →ኤም (5)
4 ሜትር + M2CO3 – > C + 3 ሜትር (6)
በአሁኑ ጊዜ፣ የአንድ-ደረጃ ምላሽ ዘዴ በአጠቃላይ አሁን ባለው ጽሑፍ ውስጥ ተቀባይነት አለው።
ዪን እና ሌሎችም የሊ-ና-ኬ ካርቦኔት ሲስተምን በኒኬል እንደ ካቶድ፣ ቲን ዳይኦክሳይድ እንደ አኖድ እና የብር ሽቦ እንደ ማጣቀሻ ኤሌክትሮድ አጥንተው፣ እና በምስል 2 (የ100 mV/s የስካኒንግ ፍጥነት) ላይ የሳይክሊክ ቮልታሜትሪክ የሙከራ ምስል አግኝተዋል፣ እና በአሉታዊ ቅኝት ውስጥ አንድ የመቀነስ ጫፍ (በ-2.0V) ብቻ እንዳለ አረጋግጠዋል።
ስለዚህ፣ የካርቦኔት ቅነሳ በሚደረግበት ጊዜ አንድ ምላሽ ብቻ እንደተከሰተ መደምደም ይቻላል።
ጋኦ እና ሌሎችም በተመሳሳይ የካርቦኔት ስርዓት ውስጥ ተመሳሳይ ሳይክሊክ ቮልታሜትሪ አግኝተዋል።
ጄ እና ሌሎችም በLiCl-Li2CO3 ስርዓት ውስጥ CO2ን ለመያዝ ኢንኤርት አኖድ እና ቱንግስተን ካቶድ ተጠቅመው ተመሳሳይ ምስሎችን አግኝተዋል፣ እና በአሉታዊ ቅኝት ውስጥ የካርቦን ክምችት መቀነስ ጫፍ ብቻ ታይቷል።
በአልካላይን ብረት የቀለጠ የጨው ስርዓት ውስጥ፣ ካርቦን በካቶድ ሲከማች የአልካላይን ብረቶች እና ካርቦን ይፈጠራሉ። ሆኖም፣ የካርቦን ክምችት ምላሽ የሙቀት-ዳይናሚክ ሁኔታዎች በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ዝቅተኛ ስለሆኑ፣ በሙከራው ውስጥ የካርቦኔት ወደ ካርቦን መቀነስ ብቻ ሊታወቅ ይችላል።
2.3 የግራፋይት ምርቶችን ለማዘጋጀት በቀለጠ ጨው የካርቦን ዳይኦክሳይድ መያዝ
እንደ ግራፊን እና የካርቦን ናኖቱቦች ያሉ ከፍተኛ ዋጋ ያላቸው የግራፋይት ናኖ ቁሶች የሙከራ ሁኔታዎችን በመቆጣጠር ከቀለጠ ጨው የካርቦን ዳይኦክሳይድ ኤሌክትሮድ አቀማመጥን በመጠቀም ሊዘጋጁ ይችላሉ። ሁ እና ሌሎችም በCaCl2-NaCl-CaO የቀለጠ የጨው ስርዓት ውስጥ እንደ ካቶድ አይዝጌ ብረት ተጠቅመው በተለያዩ የሙቀት መጠኖች በ2.6V ቋሚ ቮልቴጅ ሁኔታ ለ4 ሰዓታት ኤሌክትሮላይዝድ አድርገዋል።
በብረት ካታሊሲስ እና በግራፍይት ንብርብሮች መካከል ባለው የካርቦን ሞለኪውላዊ ኦክሳይድ (CO) ፈንጂ ውጤት ምክንያት ግራፊን በካቶድ ወለል ላይ ተገኝቷል። የግራፊን የማዘጋጀት ሂደት በምስል 3 ላይ ይታያል።
ስዕሉ
በኋላ ላይ የተደረጉ ጥናቶች በ CaCl2-NaClCaO የቀለጠ የጨው ስርዓት ላይ በመመስረት Li2SO4ን አክለዋል፣ የኤሌክትሮላይዝስ የሙቀት መጠን 625 ℃ ነበር፣ ከ4 ሰዓት ኤሌክትሮላይዝስ በኋላ፣ በተመሳሳይ ጊዜ የካርቦን ግራፊን እና የካርቦን ናኖቱቦች ካቶዲክ ክምችት ውስጥ፣ ጥናቱ እንዳመለከተው Li+ እና SO4 2- በግራፊታይዜሽን ላይ አዎንታዊ ተጽእኖ ያሳድራሉ።
ሰልፈርም በተሳካ ሁኔታ ከካርቦን አካል ጋር የተዋሃደ ሲሆን እጅግ በጣም ቀጭን የሆኑ የግራፋይት ወረቀቶች እና የኤሌክትሮላይቲክ ሁኔታዎችን በመቆጣጠር ማግኘት ይቻላል።
እንደ ኤሌክትሮላይቲክ የሙቀት መጠን ያሉ ከፍተኛ እና ዝቅተኛ የኤሌክትሮላይቲክ ሙቀት ያሉ ቁሳቁሶች ግራፊን ለመፍጠር ወሳኝ ናቸው፣ ከ 800 ℃ በላይ ያለው የሙቀት መጠን ከካርቦን ይልቅ CO2 ለማመንጨት ቀላል ሲሆን፣ ከ 950 ℃ በላይ በሚሆንበት ጊዜ የካርቦን ክምችት የለም ማለት ይቻላል፣ ስለዚህ የሙቀት መቆጣጠሪያው ግራፊን እና የካርቦን ናኖቱቦችን ለማምረት እጅግ በጣም አስፈላጊ ነው፣ እና ካቶድ የተረጋጋ ግራፊን እንዲያመነጭ ለማረጋገጥ የካርቦን ክምችት ምላሽ CO2 ምላሽ ቅንጅትን ወደነበረበት መመለስ በጣም አስፈላጊ ነው።
እነዚህ ስራዎች የናኖ-ግራፋይት ምርቶችን በካርቦን ዳይኦክሳይድ (CO2) ለማዘጋጀት አዲስ ዘዴ ይሰጣሉ፣ ይህም ለግሪንሀውስ ጋዞች መፍትሄ እና ለግራፊን ዝግጅት ትልቅ ጠቀሜታ አለው።
3. ማጠቃለያ እና እይታ
በአዲሱ የኢነርጂ ኢንዱስትሪ ፈጣን እድገት ምክንያት የተፈጥሮ ግራፋይት የአሁኑን ፍላጎት ማሟላት አልቻለም፣ እና አርቲፊሻል ግራፋይት ከተፈጥሮ ግራፋይት የተሻለ አካላዊ እና ኬሚካላዊ ባህሪያት ስላለው ርካሽ፣ ቀልጣፋ እና ለአካባቢ ተስማሚ የሆነ ግራፋይትዜሽን የረጅም ጊዜ ግብ ነው።
ኤሌክትሮኬሚካል ዘዴዎች በጠንካራ እና በጋዝ ጥሬ ዕቃዎች ውስጥ ግራፊቲዜሽን በካቶዲክ ፖላራይዜሽን እና በኤሌክትሮኬሚካል ክምችት ዘዴ በተሳካ ሁኔታ ከግራፋይት ቁሳቁሶች በተሳካ ሁኔታ ወጥቷል፣ ከባህላዊው የግራፊቲዜሽን መንገድ ጋር ሲነፃፀር፣ ኤሌክትሮኬሚካል ዘዴው ከፍተኛ ቅልጥፍና፣ ዝቅተኛ የኃይል ፍጆታ፣ አረንጓዴ የአካባቢ ጥበቃ ያለው ሲሆን በተመሳሳይ ጊዜ በተመረጡ ቁሳቁሶች የተገደበ ነው፣ በተለያዩ የኤሌክትሮላይሲስ ሁኔታዎች መሠረት በተለያዩ የግራፊት መዋቅር ሞርፎሎጂ ሊዘጋጅ ይችላል፣
ሁሉም አይነት አሞርፎስ ካርቦን እና የግሪንሀውስ ጋዞች ወደ ጠቃሚ ናኖ-መዋቅር ያላቸው የግራፋይት ቁሳቁሶች እንዲቀየሩ ውጤታማ መንገድን ይሰጣል እና ጥሩ የአጠቃቀም ተስፋ አለው።
በአሁኑ ጊዜ ይህ ቴክኖሎጂ ገና በጅምር ላይ ነው። በኤሌክትሮኬሚካል ዘዴ በግራፊታይዜሽን ላይ የተደረጉ ጥናቶች ጥቂት ናቸው፣ እና አሁንም ብዙ የማይታወቁ ሂደቶች አሉ። ስለዚህ፣ ከጥሬ ዕቃዎች መጀመር እና በተለያዩ አሞርፎስ ካርቦን ላይ አጠቃላይ እና ስልታዊ ጥናት ማካሄድ እና በተመሳሳይ ጊዜ የግራፋይት ልወጣን ቴርሞዳይናሚክስ እና ተለዋዋጭነት በጥልቀት መመርመር ያስፈልጋል።
እነዚህ ለወደፊቱ የግራፋይት ኢንዱስትሪ እድገት ትልቅ ጠቀሜታ አላቸው።
የፖስታ ሰዓት፡ ግንቦት-10-2021