ក្រាហ្វិតត្រូវបានបែងចែកទៅជាក្រាហ្វិចសិប្បនិម្មិត និងក្រាហ្វិតធម្មជាតិ ដែលជាទុនបំរុងនៃក្រាហ្វិតធម្មជាតិរបស់ពិភពលោកក្នុងប្រហែល 2 ពាន់លានតោន។
ក្រាហ្វិចសិប្បនិម្មិតត្រូវបានទទួលដោយការរលួយនិងការព្យាបាលកំដៅនៃវត្ថុធាតុដើមដែលមានកាបូនក្រោមសម្ពាធធម្មតា។ការបំប្លែងនេះតម្រូវឱ្យមានសីតុណ្ហភាព និងថាមពលខ្ពស់គ្រប់គ្រាន់ជាកម្លាំងជំរុញ ហើយរចនាសម្ព័ន្ធដែលខូចនឹងត្រូវបានបំប្លែងទៅជារចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ក្រាហ្វីតដែលបានបញ្ជា។
Graphitization គឺនៅក្នុងន័យទូលំទូលាយបំផុតនៃសម្ភារៈកាបូនតាមរយៈកំដៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់លើសពី 2000 ℃ ការព្យាបាលកំដៅឡើងវិញនូវអាតូមកាបូន ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ សមា្ភារៈកាបូនមួយចំនួននៅក្នុងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់លើសពី 3000 ℃ graphitization សម្ភារៈកាបូនប្រភេទនេះត្រូវបានគេស្គាល់ថាជា "ធ្យូងរឹង" សម្រាប់ សមា្ភារៈកាបូនដែលមានក្រាហ្វិចងាយស្រួល វិធីសាស្ត្រក្រាហ្វិចតាមបែបប្រពៃណីរួមមានវិធីសាស្ត្រសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងសម្ពាធខ្ពស់ កាតាលីករក្រាហ្វិច វិធីសាស្ត្របញ្ចេញចំហាយគីមី។ល។
Graphitization គឺជាមធ្យោបាយដ៏មានប្រសិទ្ធភាពនៃការប្រើប្រាស់តម្លៃបន្ថែមខ្ពស់នៃវត្ថុធាតុដើមកាបូន។បន្ទាប់ពីការស្រាវជ្រាវយ៉ាងទូលំទូលាយ និងស៊ីជម្រៅដោយអ្នកប្រាជ្ញ ឥឡូវនេះវាមានភាពចាស់ទុំជាមូលដ្ឋានហើយ។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ កត្តាមិនអំណោយផលមួយចំនួនបានកំណត់លើការអនុវត្តក្រាហ្វិកតាមបែបប្រពៃណីនៅក្នុងឧស្សាហកម្ម ដូច្នេះហើយវាគឺជានិន្នាការជៀសមិនរួចក្នុងការស្វែងរកវិធីសាស្ត្រក្រាហ្វិចថ្មី។
វិធីសាស្រ្តអេឡិចត្រូលីតអំបិលរលាយចាប់តាំងពីសតវត្សទី 19 គឺច្រើនជាងមួយសតវត្សនៃការអភិវឌ្ឍន៍ ទ្រឹស្ដីជាមូលដ្ឋាននិងវិធីសាស្រ្តថ្មីរបស់វាមានការច្នៃប្រឌិតនិងការអភិវឌ្ឍន៍ឥតឈប់ឈរឥឡូវនេះមិនត្រូវបានកំណត់ចំពោះឧស្សាហកម្មលោហធាតុប្រពៃណីទៀតទេនៅដើមសតវត្សទី 21 លោហៈធាតុនៅក្នុង ប្រព័ន្ធអំបិលរលាយ ការរៀបចំកាត់បន្ថយអេឡិចត្រូលីតអុកស៊ីដរឹងនៃលោហៈធាតុបានក្លាយជាការផ្តោតអារម្មណ៍នៅក្នុងសកម្មភាពកាន់តែច្រើន,
ថ្មីៗនេះ វិធីសាស្រ្តថ្មីសម្រាប់ការរៀបចំសម្ភារៈក្រាហ្វិចដោយអេឡិចត្រូលីសអំបិលរលាយបានទាក់ទាញការចាប់អារម្មណ៍យ៉ាងខ្លាំង។
ដោយមធ្យោបាយនៃប៉ូឡូញ cathodic និង electrodeposition ទម្រង់ផ្សេងគ្នានៃវត្ថុធាតុដើមកាបូនត្រូវបានបំលែងទៅជាវត្ថុធាតុណាណូក្រាហ្វិចជាមួយនឹងតម្លៃបន្ថែមខ្ពស់។បើប្រៀបធៀបជាមួយនឹងបច្ចេកវិទ្យាក្រាហ្វិចតាមបែបប្រពៃណី វិធីសាស្ត្រក្រាហ្វិចថ្មីមានគុណសម្បត្តិនៃសីតុណ្ហភាពក្រាហ្វិចទាប និងទម្រង់រូបវិទ្យាដែលអាចគ្រប់គ្រងបាន។
ក្រដាសនេះពិនិត្យមើលវឌ្ឍនភាពនៃក្រាហ្វិចដោយវិធីសាស្ត្រអេឡិចត្រូគីមី ណែនាំបច្ចេកវិជ្ជាថ្មីនេះ វិភាគគុណសម្បត្តិ និងគុណវិបត្តិរបស់វា និងការរំពឹងទុកនិន្នាការអភិវឌ្ឍន៍នាពេលអនាគតរបស់វា។
ជាដំបូង វិធីសាស្រ្តប៉ូលឡាស៊ែរ cathode electrolytic អំបិលរលាយ
1.1 វត្ថុធាតុដើម
នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ វត្ថុធាតុដើមសំខាន់នៃក្រាហ្វិចសិប្បនិម្មិតគឺ កូកាកូឡា ម្ជុល និងកូកាកូឡាដែលមានកម្រិតក្រាហ្វិចខ្ពស់ ពោលគឺដោយសំណល់ប្រេង និងជ័រធ្យូងថ្ម ជាវត្ថុធាតុដើមសម្រាប់ផលិតជាវត្ថុធាតុដើមកាបូនដែលមានគុណភាពខ្ពស់ មានផូស្វ័រទាប ស្ពាន់ធ័រទាប ផេះទាប។ ខ្លឹមសារ និងគុណសម្បត្តិនៃក្រាហ្វិច បន្ទាប់ពីការរៀបចំរបស់វាទៅជាក្រាហ្វិច មានភាពធន់ទ្រាំល្អចំពោះផលប៉ះពាល់ កម្លាំងមេកានិចខ្ពស់ ធន់ទ្រាំទាប។
ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ទុនបម្រុងប្រេងមានកំណត់ និងតម្លៃប្រេងដែលប្រែប្រួលបានរឹតបន្តឹងការអភិវឌ្ឍន៍របស់ខ្លួន ដូច្នេះហើយការស្វែងរកវត្ថុធាតុដើមថ្មីបានក្លាយជាបញ្ហាបន្ទាន់ដែលត្រូវដោះស្រាយ។
វិធីសាស្ត្រក្រាហ្វិចតាមបែបបុរាណមានដែនកំណត់ ហើយវិធីសាស្ត្រក្រាហ្វិចស៊ីសខុសគ្នាប្រើវត្ថុធាតុដើមផ្សេងៗគ្នា។សម្រាប់កាបូនដែលមិនមានក្រាហ្វិច វិធីសាស្ត្របែបប្រពៃណីមិនអាចធ្វើក្រាហ្វិចបានឡើយ ខណៈពេលដែលរូបមន្តគីមីនៃអេឡិចត្រូលីតអំបិលរលាយឆ្លងកាត់ដែនកំណត់នៃវត្ថុធាតុដើម ហើយសមស្របសម្រាប់វត្ថុធាតុដើមកាបូនប្រពៃណីស្ទើរតែទាំងអស់។
សមា្ភារៈកាបូនប្រពៃណីរួមមានកាបូនខ្មៅ កាបូនដែលបានធ្វើឱ្យសកម្ម ធ្យូងថ្ម។ទឹកថ្នាំដែលមានមូលដ្ឋានលើធ្យូងថ្មយកធ្យូងថ្មធ្វើជាមុនគេហើយត្រូវបានរៀបចំជាផលិតផលក្រាហ្វិចនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់បន្ទាប់ពីការព្យាបាលមុន។
ថ្មីៗនេះ ក្រដាសនេះស្នើរនូវវិធីសាស្រ្តគីមីគីមីថ្មីមួយ ដូចជា Peng ដោយអេឡិចត្រូលីតអំបិលរលាយ ទំនងជាមិនមានក្រាហ្វិចកាបូនខ្មៅទៅជាគ្រីស្តាល់ខ្ពស់នៃក្រាហ្វិចទេ អេឡិចត្រូលីសនៃគំរូក្រាហ្វិចដែលមានបន្ទះសៀគ្វីក្រាហ្វិតណាណូម៉ែត្រមានរាងជាផ្កា មានផ្ទៃជាក់លាក់ខ្ពស់ នៅពេលប្រើសម្រាប់ cathode ថ្មលីចូមបានបង្ហាញពីដំណើរការគីមីដ៏ល្អឥតខ្ចោះជាងក្រាហ្វិចធម្មជាតិ។
Zhu et al ។ដាក់ធ្យូងថ្មដែលមានគុណភាពទាបដែលត្រូវបានព្យាបាលចូលទៅក្នុងប្រព័ន្ធអំបិលរលាយ CaCl2 សម្រាប់អេឡិចត្រូលីតនៅ 950 ℃ ហើយបានផ្លាស់ប្តូរដោយជោគជ័យនូវធ្យូងថ្មដែលមានគុណភាពទាបទៅជាក្រាហ្វិចជាមួយនឹងគ្រីស្តាល់ខ្ពស់ ដែលបង្ហាញពីដំណើរការអត្រាល្អ និងអាយុកាលវែងនៅពេលប្រើជាអាណូតនៃថ្មលីចូមអ៊ីយ៉ុង។ .
ការពិសោធន៍បង្ហាញថាវាអាចទៅរួចក្នុងការបំប្លែងប្រភេទផ្សេងៗនៃវត្ថុធាតុកាបូនប្រពៃណីទៅជាក្រាហ្វិចដោយមធ្យោបាយអេឡិចត្រូលីសអំបិលរលាយ ដែលបើកផ្លូវថ្មីសម្រាប់ក្រាហ្វិចសំយោគនាពេលអនាគត។
1.2 យន្តការនៃ
វិធីសាស្រ្តអេឡិចត្រូលីសអំបិលរលាយប្រើសម្ភារៈកាបូនជា cathode ហើយបំប្លែងវាទៅជាក្រាហ្វិចជាមួយនឹងភាពថ្លាខ្ពស់ដោយមធ្យោបាយនៃប៉ូលឡាសៀ cathodic ។នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ អក្សរសិល្ប៍ដែលមានស្រាប់និយាយអំពីការដកអុកស៊ីសែនចេញ និងការរៀបចំឡើងវិញពីចម្ងាយនៃអាតូមកាបូននៅក្នុងដំណើរការបំប្លែងសក្តានុពលនៃប៉ូលឡាសៀ cathodic ។
វត្តមាននៃអុកស៊ីហ្សែនក្នុងសម្ភារៈកាបូននឹងរារាំងការធ្វើក្រាហ្វិកក្នុងកម្រិតមួយចំនួន។នៅក្នុងដំណើរការក្រាហ្វិចតាមបែបប្រពៃណី អុកស៊ីសែននឹងត្រូវបានយកចេញយឺតៗនៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាង 1600K។ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ វាជាការងាយស្រួលបំផុតក្នុងការ deoxidize តាមរយៈប៉ូឡូញ cathodic ។
ប៉េង ជាដើម នៅក្នុងការពិសោធន៍ជាលើកដំបូងបានដាក់ចេញនូវយន្តការសក្តានុពលនៃអេឡិចត្រូលីស្យូមប៉ូឡារីសស៊ីតកាតូលិកដែលរលាយអំបិលរលាយ ពោលគឺ ក្រាហ្វិច កន្លែងដែលត្រូវចាប់ផ្តើមគឺមានទីតាំងនៅក្នុងមីក្រូស្វ៊ែរកាបូនរឹង/ចំណុចប្រទាក់អេឡិចត្រូលីត មីក្រូស្វ៊ែរកាបូនដំបូងបង្កើតជុំវិញអង្កត់ផ្ចិតដូចគ្នាជាមូលដ្ឋាន។ សែលក្រាហ្វិត ហើយបន្ទាប់មកមិនមានស្ថេរភាព អាតូមកាបូនអ៊ីដ្រូសែនបានរីករាលដាលទៅស្រទាប់ក្រាហ្វិចខាងក្រៅដែលមានស្ថេរភាពជាងមុន រហូតដល់ក្រាហ្វិចទាំងស្រុង។
ដំណើរការ graphitization ត្រូវបានអមដោយការយកចេញនៃអុកស៊ីសែនដែលត្រូវបានបញ្ជាក់ផងដែរដោយការពិសោធន៍។
Jin et al ។ក៏បានបង្ហាញពីទស្សនៈនេះតាមរយៈការពិសោធន៍។បន្ទាប់ពីការបំប្លែងជាតិគ្លុយកូស ការធ្វើក្រាហ្វិច (មាតិកាអុកស៊ីហ្សែន ១៧%) ត្រូវបានអនុវត្ត។បន្ទាប់ពីការធ្វើក្រាហ្វិច លំហកាបូនរឹងដើម (រូបភាពទី 1a និង 1c) បានបង្កើតជាសំបក porous ដែលផ្សំឡើងពីសន្លឹកក្រាហ្វិច nanosheets (រូបភាព 1b និង 1d) ។
ដោយអេឡិចត្រូលីសនៃសរសៃកាបូន (16%) សរសៃកាបូនអាចត្រូវបានបំប្លែងទៅជាបំពង់ក្រាហ្វិចបន្ទាប់ពីក្រាហ្វិចយោងទៅតាមយន្តការបំប្លែងដែលបានប៉ាន់ស្មានក្នុងអក្សរសិល្ប៍។
ជឿថា ចលនាចម្ងាយឆ្ងាយគឺស្ថិតក្រោមប៉ូលឡានីយកម្ម cathodic នៃអាតូមកាបូន ដែលក្រាហ្វិចគ្រីស្តាល់ខ្ពស់ទៅជាទម្រង់កាបូនអាម៉ូហ្វូស ត្រូវតែដំណើរការ ក្រាហ្វិចសំយោគរាងជាផ្កា nanostructures តែមួយគត់ដែលទទួលបានអត្ថប្រយោជន៍ពីអាតូមអុកស៊ីហ្សែនពី ប៉ុន្តែវិធីជាក់លាក់ដើម្បីមានឥទ្ធិពលលើរចនាសម្ព័ន្ធណាណូម៉ែត្រក្រាហ្វិចគឺមិនច្បាស់ទេ។ ដូចជាអុកស៊ីសែនពីគ្រោងឆ្អឹងកាបូន បន្ទាប់ពីប្រតិកម្ម cathode ជាដើម។
បច្ចុប្បន្ននេះ ការស្រាវជ្រាវលើយន្តការនេះនៅតែស្ថិតក្នុងដំណាក់កាលដំបូងនៅឡើយ ហើយការស្រាវជ្រាវបន្ថែមគឺចាំបាច់។
1.3 លក្ខណៈ morphological នៃ graphite សំយោគ
SEM ត្រូវបានប្រើដើម្បីសង្កេតមើល morphology ផ្ទៃមីក្រូទស្សន៍នៃក្រាហ្វិច TEM ត្រូវបានប្រើដើម្បីសង្កេតមើលរចនាសម្ព័ន្ធរូបវិទ្យាតិចជាង 0.2 μm XRD និង Raman spectroscopy គឺជាមធ្យោបាយដែលគេប្រើញឹកញាប់បំផុតដើម្បីកំណត់លក្ខណៈមីក្រូរចនាសម្ព័ន្ធនៃក្រាហ្វិច XRD ត្រូវបានប្រើដើម្បីកំណត់លក្ខណៈគ្រីស្តាល់។ ព័ត៌មាននៃក្រាហ្វីត និងរ៉ាម៉ាន spectroscopy ត្រូវបានប្រើដើម្បីកំណត់លក្ខណៈនៃពិការភាព និងកម្រិតលំដាប់នៃក្រាហ្វ។
មានរន្ធញើសជាច្រើននៅក្នុងក្រាហ្វិចដែលបានរៀបចំដោយ cathode polarization នៃ electrolysis អំបិលរលាយ។សម្រាប់វត្ថុធាតុដើមផ្សេងៗគ្នា ដូចជាអេឡិចត្រូលីសកាបូនខ្មៅ រចនាសម្ព័ន្ធ nanostructures porous ដូច petal ត្រូវបានទទួល។ការវិភាគវិសាលគម XRD និង Raman ត្រូវបានអនុវត្តលើកាបូនខ្មៅបន្ទាប់ពី electrolysis ។
នៅ 827 ℃ បន្ទាប់ពីត្រូវបានព្យាបាលដោយវ៉ុល 2.6V រយៈពេល 1 ម៉ោង រូបភាពរ៉ាម៉ាននៃកាបូនខ្មៅគឺស្ទើរតែដូចគ្នាទៅនឹងក្រាហ្វិចពាណិជ្ជកម្ម។បន្ទាប់ពីកាបូនខ្មៅត្រូវបានព្យាបាលដោយសីតុណ្ហភាពខុសៗគ្នា ចំណុចកំពូលនៃលក្ខណៈក្រាហ្វិចស្រួច (002) ត្រូវបានវាស់។ចំណុចកំពូលនៃការសាយភាយ (002) តំណាងឱ្យកម្រិតនៃការតំរង់ទិសនៃស្រទាប់កាបូនក្រអូបនៅក្នុងក្រាហ្វិច។
ស្រទាប់កាបូនកាន់តែច្បាស់ វាកាន់តែតម្រង់ទិស។
លោក Zhu បានប្រើធ្យូងថ្មទាបដែលបន្សុតជា cathode ក្នុងការពិសោធន៍ ហើយមីក្រូរចនាសម្ព័ន្ធនៃផលិតផលក្រាហ្វិចត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរពីរចនាសម្ព័ន្ធក្រានីតទៅជាក្រាហ្វិតធំ ហើយស្រទាប់ក្រាហ្វិតតឹងក៏ត្រូវបានគេសង្កេតឃើញនៅក្រោមមីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុងបញ្ជូនអត្រាខ្ពស់ផងដែរ។
នៅក្នុង Raman spectra ជាមួយនឹងការផ្លាស់ប្តូរលក្ខខណ្ឌពិសោធន៍ តម្លៃ ID/Ig ក៏ផ្លាស់ប្តូរផងដែរ។នៅពេលសីតុណ្ហភាពអេឡិចត្រូលីតគឺ 950 ℃ ពេលវេលាអេឡិចត្រូលីតគឺ 6 ម៉ោង ហើយវ៉ុលអេឡិចត្រូលីតគឺ 2.6 វ៉ តម្លៃ ID/Ig ទាបបំផុតគឺ 0.3 ហើយកំពូល D គឺទាបជាងកំពូល G ។ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ រូបរាងនៃកំពូល 2D ក៏តំណាងឱ្យការបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធក្រាហ្វិចដែលមានលំដាប់ខ្ពស់។
ចំណុចកំពូលនៃការសាយភាយស្រួច (002) នៅក្នុងរូបភាព XRD ក៏បញ្ជាក់ពីការបំប្លែងដោយជោគជ័យនៃធ្យូងថ្មទាបទៅជាក្រាហ្វិចជាមួយនឹងគ្រីស្តាល់ខ្ពស់។
នៅក្នុងដំណើរការក្រាហ្វិច ការកើនឡើងនៃសីតុណ្ហភាព និងវ៉ុលនឹងដើរតួនាទីលើកកម្ពស់ ប៉ុន្តែតង់ស្យុងខ្ពស់ពេកនឹងកាត់បន្ថយទិន្នផលក្រាហ្វិច ហើយសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ពេក ឬពេលវេលាក្រាហ្វិចយូរពេកនឹងនាំឱ្យខ្ជះខ្ជាយធនធាន ដូច្នេះសម្រាប់សម្ភារៈកាបូនផ្សេងៗ។ វាមានសារៈសំខាន់ជាពិសេសក្នុងការស្វែងរកលក្ខខណ្ឌអេឡិចត្រូលីតដែលសមស្របបំផុត ក៏ជាការផ្តោតអារម្មណ៍ និងការលំបាកផងដែរ។
រចនាសម្ព័ន្ធ nanostructure flake ដូច petal នេះមានលក្ខណៈសម្បត្តិអេឡិចត្រូគីមីដ៏ល្អ។មួយចំនួនធំនៃរន្ធញើសអនុញ្ញាតឱ្យបញ្ចូលអ៊ីយ៉ុងយ៉ាងឆាប់រហ័ស ផ្តល់នូវសម្ភារៈ cathode ដែលមានគុណភាពខ្ពស់សម្រាប់ថ្ម។
វិធីសាស្រ្តអេឡិចត្រូតអំបិលរលាយ
2.1 អេឡិចត្រូតនៃកាបូនឌីអុកស៊ីត
ជាឧស្ម័នផ្ទះកញ្ចក់ដ៏សំខាន់បំផុត ឧស្ម័នកាបូនិក ក៏ជាប្រភពមិនពុល គ្មានការបង្កគ្រោះថ្នាក់ តម្លៃថោក និងងាយរកបាននូវធនធានកកើតឡើងវិញ។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ កាបូននៅក្នុង CO2 ស្ថិតក្នុងស្ថានភាពអុកស៊ីតកម្មខ្ពស់បំផុត ដូច្នេះ CO2 មានស្ថេរភាពកំដៅខ្ពស់ ដែលធ្វើឱ្យវាពិបាកក្នុងការប្រើឡើងវិញ។
ការស្រាវជ្រាវដំបូងបំផុតស្តីពី CO2 electrodeposition អាចត្រូវបានគេរកឃើញនៅទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1960 ។Ingram et al ។បានរៀបចំដោយជោគជ័យនូវកាបូននៅលើអេឡិចត្រូតមាសនៅក្នុងប្រព័ន្ធអំបិលរលាយនៃ Li2CO3-Na2CO3-K2CO3 ។
វ៉ាន់ et al ។ចង្អុលបង្ហាញថាម្សៅកាបូនដែលទទួលបានក្នុងសក្តានុពលនៃការកាត់បន្ថយខុសគ្នាមានរចនាសម្ព័ន្ធខុសគ្នារួមទាំងក្រាហ្វិច អាម៉ូហ្វកាបូន និងកាបូនណាណូហ្វីប។
ដោយអំបិលរលាយដើម្បីចាប់យក CO2 និងវិធីសាស្រ្តរៀបចំនៃសម្ភារៈកាបូនដែលទទួលបានជោគជ័យ បន្ទាប់ពីអ្នកសិក្សាស្រាវជ្រាវអស់រយៈពេលជាយូរមកហើយបានផ្តោតលើយន្តការនៃការបង្កើតកាបូនឌីអុកស៊ីត និងឥទ្ធិពលនៃលក្ខខណ្ឌអេឡិចត្រូលីតលើផលិតផលចុងក្រោយ ដែលរួមមានសីតុណ្ហភាពអេឡិចត្រូលីត វ៉ុលអេឡិចត្រូលីត និងសមាសភាពនៃ អំបិលរលាយ និងអេឡិចត្រូត។ល។ ការរៀបចំនៃដំណើរការខ្ពស់នៃវត្ថុធាតុក្រាហ្វិតសម្រាប់ electrodeposition នៃ CO2 បានដាក់គ្រឹះដ៏រឹងមាំ។
តាមរយៈការផ្លាស់ប្តូរអេឡិចត្រូលីត និងប្រើប្រាស់ប្រព័ន្ធអំបិលរលាយដែលមានមូលដ្ឋានលើ CaCl2 ជាមួយនឹងប្រសិទ្ធភាពនៃការចាប់យក CO2 ខ្ពស់ Hu et al ។រៀបចំ graphene ដោយជោគជ័យជាមួយនឹងសញ្ញាបត្រក្រាហ្វិចខ្ពស់ និងបំពង់ណាណូកាបូន និងរចនាសម្ព័ន្ធណាណូក្រាហ្វិចផ្សេងទៀត ដោយសិក្សាលក្ខខណ្ឌអេឡិចត្រូលីត ដូចជាសីតុណ្ហភាពអេឡិចត្រូលីស សមាសធាតុអេឡិចត្រូត និងសមាសធាតុអំបិលរលាយ។
បើប្រៀបធៀបជាមួយប្រព័ន្ធកាបូណាត CaCl2 មានគុណសម្បត្តិនៃតម្លៃថោក និងងាយស្រួលក្នុងការទទួលបាន ចរន្តអគ្គិសនីខ្ពស់ ងាយរលាយក្នុងទឹក និងភាពរលាយខ្ពស់នៃអ៊ីយ៉ុងអុកស៊ីសែន ដែលផ្តល់លក្ខខណ្ឌទ្រឹស្តីសម្រាប់ការបំប្លែងឧស្ម័នកាបូនិកទៅជាផលិតផលក្រាហ្វិច ជាមួយនឹងតម្លៃបន្ថែមខ្ពស់។
2.2 យន្តការនៃការផ្លាស់ប្តូរ
ការរៀបចំសម្ភារៈកាបូនដែលមានតម្លៃបន្ថែមខ្ពស់ដោយ electrodeposition នៃ CO2 ពីអំបិលរលាយជាចម្បងរួមបញ្ចូលទាំងការចាប់យក CO2 និងការកាត់បន្ថយដោយប្រយោល។ការចាប់យក CO2 ត្រូវបានបញ្ចប់ដោយ O2- ដោយឥតគិតថ្លៃនៅក្នុងអំបិលរលាយ ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងសមីការ (1)៖
CO2+O2-→CO3 2- (1)
នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ យន្តការប្រតិកម្មកាត់បន្ថយដោយប្រយោលចំនួនបីត្រូវបានស្នើឡើង៖ ប្រតិកម្មមួយជំហាន ប្រតិកម្មពីរជំហាន និងយន្តការប្រតិកម្មកាត់បន្ថយលោហៈ។
យន្តការប្រតិកម្មមួយជំហានដំបូងត្រូវបានស្នើឡើងដោយ Ingram ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងសមីការ (2)៖
CO3 2-+ 4E – → C+3O2- (2)
យន្តការប្រតិកម្មពីរជំហានត្រូវបានស្នើឡើងដោយ Borucka et al ។ ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងសមីការ (3-4):
CO3 2-+ 2E – → CO2 2-+O2- (3)
CO2 2-+ 2E – → C+2O2- (4)
យន្តការនៃប្រតិកម្មកាត់បន្ថយលោហៈត្រូវបានស្នើឡើងដោយ Deanhardt et al ។ពួកគេជឿថា អ៊ីយ៉ុងដែកដំបូងត្រូវបានកាត់បន្ថយទៅជាលោហៈនៅក្នុង cathode ហើយបន្ទាប់មកលោហៈត្រូវបានកាត់បន្ថយទៅជាអ៊ីយ៉ុងកាបូន ដូចដែលបានបង្ហាញនៅក្នុងសមីការ (5 ~ 6):
M- + E – → M (5)
4 m + M2CO3 -> C + 3 m2o (6)
នាពេលបច្ចុប្បន្នយន្តការប្រតិកម្មមួយជំហានត្រូវបានទទួលយកជាទូទៅនៅក្នុងអក្សរសិល្ប៍ដែលមានស្រាប់។
យិន et al.បានសិក្សាប្រព័ន្ធកាបោន Li-Na-K ដែលមាននីកែលជា cathode សំណប៉ាហាំង ឌីអុកស៊ីតជា anode និងខ្សែប្រាក់ជាអេឡិចត្រូតយោង ហើយទទួលបានតួលេខតេស្ត voltammetry រង្វិលក្នុងរូបភាពទី 2 (អត្រាស្កេន 100 mV/s) នៅ nickel cathode ហើយបានរកឃើញ ថាមានការកាត់បន្ថយតែមួយគត់ (នៅ -2.0V) ក្នុងការស្កេនអវិជ្ជមាន។
ដូច្នេះវាអាចត្រូវបានសន្និដ្ឋានថាមានប្រតិកម្មតែមួយប៉ុណ្ណោះដែលបានកើតឡើងក្នុងអំឡុងពេលកាត់បន្ថយកាបូន។
Gao et al ។ទទួលបាន voltammetry វដ្តដូចគ្នានៅក្នុងប្រព័ន្ធកាបូនដូចគ្នា។
Ge et al ។បានប្រើ anode inert និង cathode tungsten ដើម្បីចាប់យក CO2 នៅក្នុងប្រព័ន្ធ LiCl-Li2CO3 ហើយទទួលបានរូបភាពស្រដៀងគ្នា ហើយមានតែការកាត់បន្ថយកម្រិតនៃការបញ្ចេញកាបូនប៉ុណ្ណោះដែលបានបង្ហាញនៅក្នុងការស្កេនអវិជ្ជមាន។
នៅក្នុងប្រព័ន្ធអំបិលរលាយនៃលោហធាតុអាល់កាឡាំង លោហធាតុអាល់កាឡាំង និង CO នឹងត្រូវបានបង្កើតខណៈពេលដែលកាបូនត្រូវបានដាក់ដោយ cathode ។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយសារតែលក្ខខណ្ឌទែរម៉ូឌីណាមិកនៃប្រតិកម្មនៃការបញ្ចេញកាបូនគឺទាបជាងនៅសីតុណ្ហភាពទាប មានតែការថយចុះនៃកាបូនទៅជាកាបូនប៉ុណ្ណោះដែលអាចត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងការពិសោធន៍។
2.3 ការចាប់យក CO2 ដោយអំបិលរលាយដើម្បីរៀបចំផលិតផលក្រាហ្វិច
វត្ថុធាតុណាណូក្រាហ្វីតដែលមានតម្លៃបន្ថែមខ្ពស់ដូចជា graphene និងកាបូន nanotubes អាចត្រូវបានរៀបចំដោយ electrodeposition នៃ CO2 ពីអំបិលរលាយដោយគ្រប់គ្រងលក្ខខណ្ឌពិសោធន៍។ហ៊ូ et al ។បានប្រើដែកអ៊ីណុកជា cathode នៅក្នុងប្រព័ន្ធអំបិលរលាយ CaCl2-NaCl-CaO និងអេឡិចត្រូលីសសម្រាប់រយៈពេល 4 ម៉ោងក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃតង់ស្យុងថេរ 2.6V នៅសីតុណ្ហភាពខុសៗគ្នា។
សូមអរគុណដល់កាតាលីករនៃជាតិដែកនិងឥទ្ធិពលផ្ទុះនៃ CO រវាងស្រទាប់ក្រាហ្វីត graphene ត្រូវបានរកឃើញនៅលើផ្ទៃ cathode ។ដំណើរការនៃការរៀបចំ graphene ត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងរូបភាពទី 3 ។
រូបភាព
ការសិក្សាក្រោយមកបានបន្ថែម Li2SO4 នៅលើមូលដ្ឋាននៃប្រព័ន្ធអំបិលរលាយ CaCl2-NaClCaO សីតុណ្ហភាពអេឡិចត្រូលីតគឺ 625 ℃ បន្ទាប់ពី 4 ម៉ោងនៃអេឡិចត្រូលីស ក្នុងពេលជាមួយគ្នានៅក្នុងការបញ្ចេញកាបូន cathodic បានរកឃើញ graphene និង carbon nanotubes ការសិក្សាបានរកឃើញថា Li+ និង SO4 2 - ដើម្បីនាំមកនូវឥទ្ធិពលវិជ្ជមានលើក្រាហ្វិក។
ស្ពាន់ធ័រក៏ត្រូវបានរួមបញ្ចូលដោយជោគជ័យទៅក្នុងតួកាបូន ហើយសន្លឹកក្រាហ្វិចស្តើងបំផុត និងកាបូនសរសៃអាចទទួលបានដោយការគ្រប់គ្រងលក្ខខណ្ឌអេឡិចត្រូលីត។
សម្ភារៈដូចជាអេឡិចត្រូលីតសីតុណ្ហភាពខ្ពស់និងទាបសម្រាប់ការបង្កើតក្រាហ្វិនគឺសំខាន់នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាង 800 ℃គឺងាយស្រួលក្នុងការបង្កើត CO ជំនួសឱ្យកាបូនស្ទើរតែគ្មានការទម្លាក់កាបូននៅពេលដែលខ្ពស់ជាង 950 ℃ ដូច្នេះការត្រួតពិនិត្យសីតុណ្ហភាពមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់។ ដើម្បីផលិត graphene និងកាបូន nanotubes និងស្ដារឡើងវិញនូវតម្រូវការនៃប្រតិកម្មកាបូនឌីអុកស៊ីត ការរួមបញ្ចូលគ្នានៃប្រតិកម្ម CO ដើម្បីធានាថា cathode ដើម្បីបង្កើត graphene មានស្ថេរភាព។
ការងារទាំងនេះផ្តល់នូវវិធីសាស្រ្តថ្មីសម្រាប់ការរៀបចំផលិតផលណាណូក្រាហ្វិចដោយឧស្ម័ន CO2 ដែលមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ដំណោះស្រាយនៃឧស្ម័នផ្ទះកញ្ចក់ និងការរៀបចំក្រាហ្វែន។
3. សេចក្តីសង្ខេប និងទស្សនវិស័យ
ជាមួយនឹងការអភិវឌ្ឍន៍យ៉ាងឆាប់រហ័សនៃឧស្សាហកម្មថាមពលថ្មី ក្រាហ្វិចធម្មជាតិមិនអាចបំពេញតម្រូវការបច្ចុប្បន្នបានទេ ហើយក្រាហ្វិចសិប្បនិម្មិតមានលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្ត និងគីមីប្រសើរជាងក្រាហ្វិតធម្មជាតិ ដូច្នេះក្រាហ្វិចដែលមានតំលៃថោក ប្រសិទ្ធភាព និងមិត្តភាពបរិស្ថានគឺជាគោលដៅរយៈពេលវែង។
វិធីសាស្រ្តអេឡិចត្រុងក្រាហ្វិចក្នុងវត្ថុធាតុដើមរឹង និងហ្គាស ជាមួយនឹងវិធីសាស្ត្រប៉ូលឡាសៀ cathodic និងការបញ្ចេញអេឡិចត្រូគីមីត្រូវបានចេញដោយជោគជ័យពីវត្ថុធាតុក្រាហ្វិចជាមួយនឹងតម្លៃបន្ថែមខ្ពស់ បើធៀបនឹងវិធីក្រាហ្វិចបែបបុរាណ វិធីសាស្ត្រអេឡិចត្រូគីមីមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ ការប្រើប្រាស់ថាមពលទាប។ ការការពារបរិស្ថានបៃតង សម្រាប់ខ្នាតតូចកំណត់ដោយសម្ភារៈជ្រើសរើសក្នុងពេលតែមួយ យោងតាមលក្ខខណ្ឌអេឡិចត្រូលីតផ្សេងគ្នាអាចត្រូវបានរៀបចំនៅ morphology ផ្សេងគ្នានៃរចនាសម្ព័ន្ធក្រាហ្វិច។
វាផ្តល់នូវមធ្យោបាយដ៏មានប្រសិទ្ធភាពមួយសម្រាប់គ្រប់ប្រភេទនៃកាបូន និងឧស្ម័នផ្ទះកញ្ចក់ដែលត្រូវបានបំប្លែងទៅជាវត្ថុធាតុក្រាហ្វិចដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធណាណូដ៏មានតម្លៃ ហើយមានលទ្ធភាពប្រើប្រាស់បានល្អ។
នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ បច្ចេកវិទ្យានេះគឺស្ថិតនៅក្នុងវ័យកុមារភាព។មានការសិក្សាតិចតួចលើក្រាហ្វិចដោយវិធីសាស្ត្រអេឡិចត្រូគីមី ហើយនៅមានដំណើរការជាច្រើនដែលមិនអាចដឹងបាន។ដូច្នេះហើយ ចាំបាច់ត្រូវចាប់ផ្តើមពីវត្ថុធាតុដើម និងធ្វើការសិក្សាយ៉ាងទូលំទូលាយ និងជាប្រព័ន្ធលើកាបូនអាម៉ូញ៉ូសផ្សេងៗ ហើយក្នុងពេលតែមួយស្វែងយល់ពីទែម៉ូឌីណាមិក និងឌីណាមិកនៃការបំប្លែងក្រាហ្វីតក្នុងកម្រិតកាន់តែស៊ីជម្រៅ។
ទាំងនេះមានសារៈសំខាន់យ៉ាងទូលំទូលាយសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍន៍អនាគតនៃឧស្សាហកម្មក្រាហ្វិច។
ពេលវេលាផ្សាយ៖ ឧសភា-១០-២០២១