กราไฟท์แบ่งออกเป็นกราไฟท์เทียมและกราไฟท์ธรรมชาติ ซึ่งเป็นปริมาณสำรองที่พิสูจน์แล้วของโลกสำหรับกราไฟท์ธรรมชาติประมาณ 2 พันล้านตัน
กราไฟท์ประดิษฐ์ได้มาจากการสลายตัวและการอบชุบด้วยความร้อนของวัสดุที่มีคาร์บอนภายใต้แรงดันปกติการเปลี่ยนแปลงนี้ต้องใช้อุณหภูมิและพลังงานที่สูงเพียงพอเป็นแรงผลักดัน และโครงสร้างที่ไม่เป็นระเบียบจะถูกแปลงเป็นโครงสร้างผลึกกราไฟต์ที่ได้รับคำสั่ง
Graphitization อยู่ในความหมายที่กว้างที่สุดของวัสดุคาร์บอนผ่านการจัดเรียงอะตอมของคาร์บอนการรักษาความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่า 2,000 ℃อย่างไรก็ตามวัสดุคาร์บอนบางชนิดในอุณหภูมิสูงกว่า 3000 ℃ graphitization วัสดุคาร์บอนชนิดนี้เรียกว่า "ถ่านแข็ง" สำหรับ วัสดุคาร์บอนกราไฟท์ง่าย วิธีการกราไฟท์แบบดั้งเดิมรวมถึงวิธีอุณหภูมิสูงและความดันสูง กราไฟท์ตัวเร่งปฏิกิริยา วิธีการสะสมไอเคมี ฯลฯ
กราไฟท์เป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพของการใช้วัสดุคาร์บอนที่มีมูลค่าเพิ่มสูงหลังจากการวิจัยอย่างลึกซึ้งและเชิงลึกโดยนักวิชาการ โดยทั่วไปแล้วตอนนี้ก็เติบโตเต็มที่แล้วอย่างไรก็ตาม ปัจจัยที่ไม่เอื้ออำนวยบางประการจำกัดการใช้กราฟต์แบบดั้งเดิมในอุตสาหกรรม ดังนั้นจึงเป็นแนวโน้มที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในการสำรวจวิธีการสร้างกราฟต์แบบใหม่
วิธีการอิเล็กโทรลิซิสเกลือหลอมเหลวตั้งแต่ศตวรรษที่ 19 เป็นมากกว่าศตวรรษของการพัฒนา ทฤษฎีพื้นฐานและวิธีการใหม่ ๆ เป็นนวัตกรรมและการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ตอนนี้ไม่ได้จำกัดเฉพาะอุตสาหกรรมโลหกรรมแบบดั้งเดิม ในตอนต้นของศตวรรษที่ 21 โลหะใน ระบบเกลือหลอมเหลวโซลิดออกไซด์อิเล็กโทรไลต์การเตรียมการของโลหะธาตุได้กลายเป็นจุดสนใจในการทำงานมากขึ้น,
เมื่อเร็ว ๆ นี้ วิธีการใหม่ในการเตรียมวัสดุกราไฟท์โดยอิเล็กโทรไลซิสเกลือหลอมเหลวได้รับความสนใจอย่างมาก
ด้วยวิธีการโพลาไรซ์แบบแคโทดิกและการวางตำแหน่งอิเล็กโทรด วัตถุดิบคาร์บอนสองรูปแบบที่แตกต่างกันจะถูกแปลงเป็นวัสดุนาโนกราไฟต์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูงเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีกราไฟท์แบบดั้งเดิม วิธีการกราไฟท์แบบใหม่มีข้อดีของอุณหภูมิกราไฟท์ที่ต่ำกว่าและสัณฐานวิทยาที่ควบคุมได้
เอกสารนี้จะทบทวนความคืบหน้าของการสร้างกราฟต์ด้วยวิธีการไฟฟ้าเคมี แนะนำเทคโนโลยีใหม่นี้ วิเคราะห์ข้อดีและข้อเสีย และแนวโน้มแนวโน้มการพัฒนาในอนาคต
ขั้นแรก วิธีโพลาไรเซชันแคโทดด้วยไฟฟ้าเกลือหลอมเหลว
1.1 วัตถุดิบ
ปัจจุบันวัตถุดิบหลักของกราไฟท์เทียมคือโค้กเข็มและโค้กพิทที่มีระดับกราไฟท์สูง กล่าวคือ โดยกากน้ำมันและน้ำมันดินถ่านหินเป็นวัตถุดิบในการผลิตวัสดุคาร์บอนคุณภาพสูง มีความพรุนต่ำ กำมะถันต่ำ เถ้าต่ำ เนื้อหาและข้อดีของกราไฟท์ หลังจากเตรียมกราไฟท์มีความทนทานต่อแรงกระแทก ความแข็งแรงเชิงกลสูง ความต้านทานต่ำ
อย่างไรก็ตาม ปริมาณสำรองน้ำมันที่จำกัดและราคาน้ำมันที่ผันผวนได้จำกัดการพัฒนา ดังนั้นการหาวัตถุดิบใหม่จึงกลายเป็นปัญหาเร่งด่วนที่ต้องแก้ไข
วิธีการกราไฟท์แบบดั้งเดิมมีข้อจำกัด และวิธีการกราไฟท์ที่แตกต่างกันใช้วัตถุดิบที่แตกต่างกันสำหรับคาร์บอนที่ไม่เป็นแกรไฟต์ วิธีการแบบเดิมแทบจะไม่สามารถทำให้เกิดกราฟได้ ในขณะที่สูตรไฟฟ้าเคมีของอิเล็กโทรไลซิสเกลือหลอมเหลวจะทะลุผ่านข้อจำกัดของวัตถุดิบ และเหมาะสำหรับวัสดุคาร์บอนแบบดั้งเดิมเกือบทั้งหมด
วัสดุคาร์บอนแบบดั้งเดิม ได้แก่ คาร์บอนแบล็ค ถ่านกัมมันต์ ถ่านหิน ฯลฯ ซึ่งถ่านหินมีแนวโน้มมากที่สุดหมึกจากถ่านหินใช้ถ่านหินเป็นสารตั้งต้นและเตรียมเป็นผลิตภัณฑ์กราไฟท์ที่อุณหภูมิสูงหลังการบำบัดล่วงหน้า
เมื่อเร็ว ๆ นี้ บทความนี้ขอเสนอวิธีการทางเคมีไฟฟ้าแบบใหม่ เช่น เป็ง โดยอิเล็กโทรไลซิสเกลือหลอมเหลวไม่น่าจะทำให้คาร์บอนแบล็คกลายเป็นกราไฟต์เป็นผลึกสูงของกราไฟท์ อิเล็กโทรไลซิสของตัวอย่างกราไฟต์ที่ประกอบด้วยชิปนาโนเมตรกราไฟต์รูปร่างกลีบ มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูง เมื่อใช้กับแคโทดแบตเตอรี่ลิเธียมมีประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมมากกว่ากราไฟท์ธรรมชาติ
จู และคณะใส่ถ่านหินคุณภาพต่ำที่ผ่านการบำบัดแล้วลงในระบบเกลือหลอมเหลว CaCl2 สำหรับอิเล็กโทรไลซิสที่ 950 ℃ และประสบความสำเร็จในการเปลี่ยนถ่านหินคุณภาพต่ำให้เป็นกราไฟต์ที่มีความเป็นผลึกสูง ซึ่งแสดงอัตราที่ดีและอายุการใช้งานยาวนานเมื่อใช้เป็นขั้วบวกของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน .
การทดลองแสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่จะแปลงวัสดุคาร์บอนแบบดั้งเดิมประเภทต่างๆ ให้เป็นกราไฟต์โดยใช้กระแสไฟฟ้าจากเกลือหลอมเหลว ซึ่งจะเป็นการเปิดทางใหม่สำหรับกราไฟท์สังเคราะห์ในอนาคต
1.2 กลไกของ
วิธีอิเล็กโทรลิซิสเกลือหลอมเหลวใช้วัสดุคาร์บอนเป็นแคโทดและแปลงเป็นกราไฟต์ที่มีความเป็นผลึกสูงโดยใช้ขั้วแคโทดในปัจจุบัน วรรณกรรมที่มีอยู่กล่าวถึงการกำจัดออกซิเจนและการจัดเรียงอะตอมของคาร์บอนทางไกลในกระบวนการแปลงศักยภาพของโพลาไรเซชันแบบแคโทด
การปรากฏตัวของออกซิเจนในวัสดุคาร์บอนจะขัดขวางการสร้างกราฟต์ในระดับหนึ่งในกระบวนการกราไฟท์แบบดั้งเดิม ออกซิเจนจะถูกกำจัดออกอย่างช้าๆ เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 1600Kอย่างไรก็ตาม การแยกออกซิไดซ์ผ่านโพลาไรซ์แบบขั้วลบจะสะดวกอย่างยิ่ง
เป็ง ฯลฯ ในการทดลองเป็นครั้งแรกที่หยิบยกกลไกศักย์ไฟฟ้าขั้วแคโทดที่หลอมละลายด้วยไฟฟ้าเกลือหลอมเหลว กล่าวคือ กราไฟท์ส่วนใหญ่ที่เริ่มต้นคือการตั้งอยู่ในไมโครสเฟียร์คาร์บอนที่เป็นของแข็ง/ส่วนต่อประสานอิเล็กโทรไลต์ ไมโครสเฟียร์คาร์บอนแรกจะก่อตัวรอบเส้นผ่านศูนย์กลางเดียวกัน เปลือกกราไฟท์และแล้วอะตอมของคาร์บอนที่ปราศจากน้ำจะไม่แพร่กระจายไปยังเกล็ดกราไฟท์ภายนอกที่มีเสถียรภาพมากขึ้นจนกลายเป็นแกรไฟต์อย่างสมบูรณ์
กระบวนการกราไฟท์นั้นมาพร้อมกับการกำจัดออกซิเจนซึ่งได้รับการยืนยันจากการทดลองด้วย
จินและคณะยังพิสูจน์มุมมองนี้ผ่านการทดลองหลังจากการคาร์บอไนเซชันของกลูโคส แกรไฟต์ (ปริมาณออกซิเจน 17%) ได้ดำเนินการหลังจากการแกรไฟต์ ทรงกลมคาร์บอนที่เป็นของแข็งดั้งเดิม (รูปที่ 1a และ 1c) ก่อตัวเป็นเปลือกที่มีรูพรุนซึ่งประกอบด้วยแผ่นนาโนแกรไฟต์ (รูปที่ 1b และ 1d)
โดยอิเล็กโทรไลซิสของเส้นใยคาร์บอน (ออกซิเจน 16%) เส้นใยคาร์บอนอาจถูกแปลงเป็นหลอดกราไฟต์หลังจากการกราไฟท์ตามกลไกการแปลงที่คาดการณ์ไว้ในวรรณกรรม
เชื่อว่า การเคลื่อนที่ทางไกลอยู่ภายใต้ขั้ว cathodic ของอะตอมคาร์บอนกราไฟท์คริสตัลสูงการจัดเรียงคาร์บอนอสัณฐานต้องดำเนินการ โครงสร้างนาโนกราไฟท์สังเคราะห์เฉพาะรูปร่างได้รับประโยชน์จากอะตอมของออกซิเจน แต่เฉพาะวิธีมีอิทธิพลต่อโครงสร้างนาโนเมตรแกรไฟต์ไม่ชัดเจน เช่น ออกซิเจนจากโครงคาร์บอนหลังปฏิกิริยาแคโทด เป็นต้น
ปัจจุบันการวิจัยกลไกยังอยู่ในขั้นเริ่มต้น และจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม
1.3 ลักษณะทางสัณฐานวิทยาของกราไฟท์สังเคราะห์
SEM ใช้เพื่อสังเกตสัณฐานวิทยาพื้นผิวด้วยกล้องจุลทรรศน์ของกราไฟท์ TEM ใช้เพื่อสังเกตสัณฐานวิทยาโครงสร้างน้อยกว่า 0.2 ไมโครเมตร XRD และสเปกโตรสโกปีรามันเป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุดในการอธิบายลักษณะโครงสร้างจุลภาคของกราไฟท์ XRD ใช้เพื่อระบุลักษณะผลึก ข้อมูลกราไฟต์และรามันสเปกโตรสโคปีใช้เพื่อระบุลักษณะข้อบกพร่องและระดับลำดับของกราไฟท์
มีรูพรุนมากมายในกราไฟท์ที่เตรียมโดยขั้วแคโทดของอิเล็กโทรไลซิสของเกลือหลอมเหลวสำหรับวัตถุดิบที่แตกต่างกัน เช่น อิเล็กโทรไลซิสคาร์บอนแบล็ค จะได้โครงสร้างนาโนที่มีรูพรุนเหมือนกลีบดอกการวิเคราะห์สเปกตรัม XRD และ Raman จะดำเนินการกับคาร์บอนแบล็กหลังจากอิเล็กโทรไลซิส
ที่ 827 ℃ หลังจากรับการรักษาด้วยแรงดันไฟฟ้า 2.6V เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ภาพสเปกตรัมของคาร์บอนแบล็คของรามันนั้นเกือบจะเหมือนกับกราไฟต์เชิงพาณิชย์หลังจากที่คาร์บอนแบล็กได้รับการบำบัดด้วยอุณหภูมิที่แตกต่างกัน จะมีการวัดค่าพีคที่มีลักษณะเฉพาะของกราไฟท์ที่คมชัด (002)ค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบน (002) แสดงถึงระดับการปฐมนิเทศของชั้นอะโรมาติกคาร์บอนในกราไฟต์
ยิ่งชั้นคาร์บอนแหลมคมมากเท่าไหร่ ก็ยิ่งมีความเฉียบคมมากขึ้นเท่านั้น
จู้ใช้ถ่านหินบริสุทธิ์ที่ด้อยกว่าเป็นแคโทดในการทดลอง และโครงสร้างจุลภาคของผลิตภัณฑ์กราไฟท์ถูกเปลี่ยนจากเม็ดละเอียดเป็นโครงสร้างกราไฟต์ขนาดใหญ่ และชั้นกราไฟต์ที่แน่นก็ถูกสังเกตเช่นกันภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านที่มีอัตราสูง
ในสเปกตรัมรามัน เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขการทดลอง ค่า ID/ Ig ก็เปลี่ยนไปด้วยเมื่ออุณหภูมิอิเล็กโทรไลต์เท่ากับ 950 ℃ เวลาอิเล็กโทรไลต์คือ 6 ชม. และแรงดันไฟฟ้าอิเล็กโทรไลต์คือ 2.6V ค่า ID/ Ig ต่ำสุดคือ 0.3 และพีค D ต่ำกว่าพีค G มากในเวลาเดียวกัน การปรากฏตัวของพีค 2D ยังแสดงถึงการก่อตัวของโครงสร้างกราไฟท์ที่มีลำดับสูง
จุดสูงสุดของการเลี้ยวเบนที่คมชัด (002) ในภาพ XRD ยังยืนยันถึงความสำเร็จในการแปลงถ่านหินที่ด้อยกว่าให้เป็นกราไฟต์ที่มีความเป็นผลึกสูง
ในกระบวนการกราไฟท์ การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิและแรงดันไฟฟ้าจะมีบทบาทส่งเสริม แต่แรงดันสูงเกินไปจะลดผลผลิตกราไฟต์ และอุณหภูมิสูงเกินไปหรือเวลากราไฟท์นานเกินไปจะนำไปสู่การสิ้นเปลืองทรัพยากร ดังนั้นสำหรับวัสดุคาร์บอนที่แตกต่างกัน สิ่งสำคัญอย่างยิ่งคือการสำรวจสภาวะอิเล็กโทรไลต์ที่เหมาะสมที่สุด ยังเป็นจุดสนใจและความยากลำบากอีกด้วย
โครงสร้างนาโนเกล็ดคล้ายกลีบดอกไม้นี้มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าเคมีที่ดีเยี่ยมรูพรุนจำนวนมากช่วยให้สามารถแทรก/ฝังไอออนได้อย่างรวดเร็ว ทำให้เป็นวัสดุแคโทดคุณภาพสูงสำหรับแบตเตอรี่ ฯลฯ ดังนั้น กราฟิไทเซชันของวิธีไฟฟ้าเคมีจึงเป็นวิธีการกราฟต์ที่มีศักยภาพสูง
วิธีการอิเล็กโทรดเกลือหลอมเหลว
2.1 อิเล็กโทรสะสมของคาร์บอนไดออกไซด์
ในฐานะที่เป็นก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญที่สุด คาร์บอนไดออกไซด์ยังเป็นทรัพยากรหมุนเวียนที่ไม่เป็นพิษ ไม่เป็นอันตราย ราคาถูกและหาได้ง่ายอีกด้วยอย่างไรก็ตาม คาร์บอนใน CO2 อยู่ในสถานะออกซิเดชันสูงสุด ดังนั้น CO2 จึงมีความคงตัวทางอุณหพลศาสตร์สูง ซึ่งทำให้ยากต่อการนำกลับมาใช้ใหม่
การวิจัยเกี่ยวกับตำแหน่งอิเล็กโทรด CO2 ที่เก่าแก่ที่สุดสามารถสืบย้อนไปถึงช่วงทศวรรษที่ 1960อินแกรมและคณะเตรียมคาร์บอนบนอิเล็กโทรดทองคำสำเร็จในระบบเกลือหลอมเหลวของ Li2CO3-Na2CO3-K2CO3
แวนและคณะชี้ให้เห็นว่าผงคาร์บอนที่ได้รับจากศักยภาพการรีดักชันที่แตกต่างกันมีโครงสร้างที่แตกต่างกัน รวมถึงกราไฟต์ คาร์บอนอสัณฐาน และเส้นใยนาโนคาร์บอน
โดยเกลือหลอมเหลวเพื่อดักจับ CO2 และวิธีการเตรียมของความสำเร็จของวัสดุคาร์บอน หลังจากที่นักวิชาการวิจัยมาเป็นเวลานานได้เน้นที่กลไกการเกิดการสะสมของคาร์บอนและผลกระทบของสภาวะอิเล็กโทรไลซิสต่อผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ซึ่งรวมถึง อุณหภูมิอิเล็กโทรไลต์ แรงดันอิเล็กโทรไลต์ และองค์ประกอบของ เกลือหลอมเหลวและอิเล็กโทรด ฯลฯ การเตรียมวัสดุกราไฟท์ประสิทธิภาพสูงสำหรับตำแหน่งอิเล็กโทรดของ CO2 ได้วางรากฐานที่มั่นคง
Hu et al. โดยการเปลี่ยนอิเล็กโทรไลต์และใช้ระบบเกลือหลอมเหลวที่มี CaCl2 ซึ่งมีประสิทธิภาพในการดักจับ CO2 สูงขึ้นการเตรียมกราฟีนที่ประสบความสำเร็จด้วยระดับการสร้างกราฟต์ที่สูงขึ้นและท่อนาโนคาร์บอนและโครงสร้างนาโนกราไฟต์อื่นๆ โดยศึกษาสภาวะอิเล็กโทรไลต์ เช่น อุณหภูมิอิเล็กโทรไลซิส องค์ประกอบของอิเล็กโทรด และองค์ประกอบเกลือหลอมเหลว
เมื่อเทียบกับระบบคาร์บอเนต CaCl2 มีข้อดีคือ ราคาถูกและหาได้ง่าย มีการนำไฟฟ้าสูง ละลายในน้ำได้ง่าย และออกซิเจนไอออนสามารถละลายได้สูงขึ้น ซึ่งให้เงื่อนไขทางทฤษฎีสำหรับการแปลง CO2 เป็นผลิตภัณฑ์กราไฟท์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูง
2.2 กลไกการเปลี่ยนแปลง
การเตรียมวัสดุคาร์บอนที่มีมูลค่าเพิ่มสูงโดยการกำหนดตำแหน่งไฟฟ้าของ CO2 จากเกลือหลอมเหลว ส่วนใหญ่รวมถึงการดักจับ CO2 และการลดทางอ้อมการจับ CO2 เสร็จสมบูรณ์โดย O2 อิสระในเกลือหลอมเหลว ดังแสดงในสมการ (1) :
CO2+O2-→CO3 2- (1)
ในปัจจุบัน มีการนำเสนอกลไกปฏิกิริยารีดักชันทางอ้อมสามกลไก: ปฏิกิริยาหนึ่งขั้นตอน ปฏิกิริยาสองขั้นตอน และกลไกปฏิกิริยารีดักชันโลหะ
Ingram เสนอกลไกการเกิดปฏิกิริยาแบบขั้นตอนเดียวดังแสดงในสมการ (2) :
CO3 2-+ 4E – →C+3O2- (2)
กลไกการเกิดปฏิกิริยาสองขั้นตอนถูกเสนอโดย Borucka et al. ดังแสดงในสมการ (3-4) :
CO3 2-+ 2E – →CO2 2-+O2- (3)
CO2 2-+ 2E – →C+2O2- (4)
กลไกของปฏิกิริยารีดักชันโลหะถูกเสนอโดย Deanhardt et alพวกเขาเชื่อว่าในตอนแรกอิออนของโลหะถูกรีดิวซ์เป็นโลหะในแคโทด จากนั้นโลหะก็ถูกรีดิวซ์เป็นไอออนคาร์บอเนต ดังแสดงในสมการ (5~6) :
M- + E – →M (5)
4 ม. + M2CO3 – > C + 3 m2o (6)
ในปัจจุบัน กลไกปฏิกิริยาแบบขั้นตอนเดียวเป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปในเอกสารที่มีอยู่
หยินและคณะศึกษาระบบคาร์บอเนต Li-Na-K ที่มีนิเกิลเป็นแคโทด ทินไดออกไซด์เป็นแอโนด และลวดเงินเป็นอิเล็กโทรดอ้างอิง และได้ค่า cyclic voltammetry test รูปที่ 2 (อัตราการสแกน 100 mV/s) ที่นิกเกิลแคโทด และพบว่า มีค่าสูงสุดของการลดลงเพียงค่าเดียว (ที่ -2.0V) ในการสแกนเชิงลบ
ดังนั้นจึงสรุปได้ว่ามีเพียงปฏิกิริยาเดียวที่เกิดขึ้นระหว่างการลดคาร์บอเนต
เกาและคณะได้รับโวลแทมเมทรีแบบวัฏจักรเดียวกันในระบบคาร์บอเนตเดียวกัน
Ge และคณะใช้แอโนดเฉื่อยและทังสเตนแคโทดเพื่อดักจับ CO2 ในระบบ LiCl-Li2CO3 และได้รับภาพที่คล้ายคลึงกัน และมีเพียงการลดลงสูงสุดของการสะสมคาร์บอนเท่านั้นที่ปรากฏในการสแกนเชิงลบ
ในระบบเกลือหลอมโลหะอัลคาไลน์ โลหะอัลคาไลและ CO จะถูกสร้างขึ้นในขณะที่แคโทดสะสมคาร์บอนอย่างไรก็ตาม เนื่องจากสภาวะทางอุณหพลศาสตร์ของปฏิกิริยาการสะสมคาร์บอนจะต่ำกว่าที่อุณหภูมิต่ำกว่า จึงสามารถตรวจพบเฉพาะการลดลงของคาร์บอเนตเป็นคาร์บอนในการทดลอง
2.3 การจับ CO2 โดยเกลือหลอมเหลวเพื่อเตรียมผลิตภัณฑ์กราไฟท์
วัสดุนาโนกราไฟท์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูง เช่น กราฟีนและท่อนาโนคาร์บอน สามารถเตรียมได้โดยการวางตำแหน่งอิเล็กโทรดของ CO2 จากเกลือหลอมเหลวโดยการควบคุมสภาวะการทดลองHu และคณะใช้เหล็กกล้าไร้สนิมเป็นแคโทดในระบบเกลือหลอมเหลว CaCl2-NaCl-CaO และอิเล็กโทรไลต์เป็นเวลา 4 ชั่วโมงภายใต้สภาวะแรงดันคงที่ 2.6V ที่อุณหภูมิต่างกัน
ต้องขอบคุณการเร่งปฏิกิริยาของเหล็กและผลกระทบการระเบิดของ CO ระหว่างชั้นกราไฟท์ กราฟีนจึงถูกพบบนพื้นผิวของแคโทดขั้นตอนการเตรียมกราฟีนแสดงในรูปที่ 3
ภาพ
การศึกษาในภายหลังเพิ่ม Li2SO4 บนพื้นฐานของระบบเกลือหลอมเหลว CaCl2-NaClCaO อุณหภูมิอิเล็กโทรไลซิส 625 ℃ หลังจาก 4 ชั่วโมงของอิเล็กโทรไลซิส ในเวลาเดียวกันในการสะสม cathodic ของคาร์บอนพบกราฟีนและท่อนาโนคาร์บอน การศึกษาพบว่า Li+ และ SO4 2 - เพื่อนำมาซึ่งผลในเชิงบวกต่อการสร้างกราฟ
กำมะถันยังถูกรวมเข้ากับตัวคาร์บอนอย่างประสบความสำเร็จ และสามารถรับแผ่นกราไฟท์ที่บางเฉียบและคาร์บอนเส้นใยได้โดยการควบคุมสภาวะอิเล็กโทรไลต์
วัสดุเช่นอุณหภูมิอิเล็กโทรไลต์สูงและต่ำสำหรับการก่อตัวของกราฟีนเป็นสิ่งสำคัญ เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 800 ℃ ง่ายต่อการสร้าง CO แทนคาร์บอน แทบไม่มีการสะสมของคาร์บอนเมื่อสูงกว่า 950 ℃ ดังนั้นการควบคุมอุณหภูมิจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง เพื่อผลิตกราฟีนและท่อนาโนคาร์บอนและเรียกคืนความต้องการปฏิกิริยาการสะสมคาร์บอนของปฏิกิริยา CO การทำงานร่วมกันเพื่อให้แน่ใจว่าแคโทดจะสร้างกราฟีนที่เสถียร
งานเหล่านี้เป็นวิธีการใหม่ในการเตรียมผลิตภัณฑ์นาโนกราไฟต์ด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการแก้ปัญหาก๊าซเรือนกระจกและการเตรียมกราฟีน
3. สรุปและ Outlook
ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ กราไฟท์ธรรมชาติจึงไม่สามารถตอบสนองความต้องการในปัจจุบันได้ และกราไฟท์ประดิษฐ์มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่ดีกว่ากราไฟท์ธรรมชาติ ดังนั้นการกราไฟท์ที่มีราคาถูก มีประสิทธิภาพ และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมจึงเป็นเป้าหมายระยะยาว
วิธีการไฟฟ้าเคมี graphitization ในวัตถุดิบที่เป็นของแข็งและก๊าซด้วยวิธีโพลาไรเซชันแบบขั้วแคโทดและการสะสมเคมีไฟฟ้าได้สำเร็จจากวัสดุกราไฟท์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูง เมื่อเทียบกับวิธีการกราไฟท์แบบเดิม วิธีไฟฟ้าเคมีมีประสิทธิภาพสูงกว่า ใช้พลังงานต่ำ การคุ้มครองสิ่งแวดล้อมสีเขียวสำหรับวัสดุที่เลือกสรรเพียงเล็กน้อยในเวลาเดียวกันตามเงื่อนไขอิเล็กโทรไลซิสที่แตกต่างกันสามารถเตรียมได้ที่สัณฐานวิทยาที่แตกต่างกันของโครงสร้างกราไฟท์
เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสำหรับคาร์บอนอสัณฐานและก๊าซเรือนกระจกทุกชนิดที่จะถูกแปลงเป็นวัสดุกราไฟท์ที่มีโครงสร้างระดับนาโนที่มีคุณค่าและมีแนวโน้มในการใช้งานที่ดี
ปัจจุบันเทคโนโลยีนี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นมีการศึกษาเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับการสร้างกราฟต์ด้วยวิธีการไฟฟ้าเคมี และยังมีกระบวนการที่ยังไม่ทราบอีกมากดังนั้นจึงจำเป็นต้องเริ่มต้นจากวัตถุดิบและทำการศึกษาที่ครอบคลุมและเป็นระบบเกี่ยวกับคาร์บอนอสัณฐานต่างๆ และในขณะเดียวกันก็สำรวจอุณหพลศาสตร์และไดนามิกของการแปลงกราไฟท์ในระดับที่ลึกกว่า
สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาอุตสาหกรรมกราไฟท์ในอนาคต
โพสต์เวลา: 10 พฤษภาคม-2021