Graphite in graphite artificiali et graphite naturali dividitur, subsidia graphite naturalis mundi probata circiter 2 miliarda talentorum.
graphita artificialis obtinetur ex compositione et calore tractationis materiae carbonis continentis sub pressione normali. Haec mutatio postulat satis altam caliditatem et industriam sicut vis impulsus, et inordinata structura in crystalli structuram graphite ordinatam transformabitur.
Graphitization est latissimo sensu materiae carbonaceae per supra 2000℃ caliditatem caliditatis curationis atomorum carbonis permutationem, quamvis nonnullae materiae carbonis in caliditate supra 3000 graphitizationem, huiusmodi materiarum carbonum notae sunt ut "carbo dura", pro faciles graphitizatas materiae carbonis, methodum traditam graphitizationem includunt caliditatem caliditatem et modum pressionis altum, graphitizationem catalyticam, modum depositionis vaporum chemici, etc.
Graphitization est efficax media utilitas materiae carbonaceae magni pretii. Post amplam et profundissimam inquisitionem scholarium, nunc radicaliter maturescit. Tamen quidam factores iniquorum applicationem graphitizationis traditae in industria coarctant, ideo inclinatio necessaria est ad novas graphitizationes modos explorandas.
Electrolysis salis liquefacta methodus ex quo saeculo XIX plus quam evolutionis saeculum fuit, eius theoriae et novae methodi fundamentales constanter innovationis et progressionis sunt, nunc non amplius limitatur ad industriam metallurgicam traditionalem, ineunte saeculo XXI, in metallo. systema sal fusile solidi oxydi electronici reductionis praeparationis metallorum elementorum factae sunt umbilico in magis activo;
Nuper nova methodus ad materias graphitas conficiendas a electrolysi salis liquefacti multam attentionem attraxit.
Per polarizationem cathodicam et electrodepositionem, duae diversae materiae carbonis materiae rudis in materias nano-graphitas cum magno addito valore transformantur. Cum graphitizatione traditae technologiae comparatae, nova graphitizationis methodus commoda graphitizationis inferioris temperaturae et morphologiae moderatior.
Haec charta progressum graphitizationis per methodum electrochemicam recenset, hanc novam technologiam inducit, eius commoda et incommoda analyses, ac futuram evolutionis progressionem prospectat.
Primum, cathode polarisationis methodo sal fusile electrolytici
1,1 rudimentum
In praesenti materia prima rudis graphite artificialis est acus cocus et picis cocus ex gradu graphitizationis alti, scilicet per oleum residuum et bitumen carbonum sicut materia rudis ad producendum materias carbonas summus qualitas, cum demissa porositate, sulphure demissa, cinis humilis. contenta et commoda graphitizationis, post praeparationem in graphite bonam repugnantiam ad ictum, altam vires mechanicas, humilis resistivity;
Tamen subsidia oleum limitata et pretia fluctuantia oleum suum progressum restringerunt, quare novas materias crudas quaerens urgente problema solvendum evasit.
Traditional graphitizationes methodi limitationes habent, et diversi modi graphitizationis diversis materiis rudibus utuntur. Nam carbonis non-graphitized, methodi traditi vix illud graphitare possunt, dum electrochemica formula electrolysis salis fusilis per limitationem materiae rudis erumpit et omnibus fere materiis carbonis traditis convenit.
Traditional materiae carbonis includunt carbonem nigrum, refectum carbonis, calculus, etc., inter quas calculus est praestantissimus. Calculus innixus atramentum calculus accipit sicut praecursorem et in producta graphita praeparatur ad caliditatem post praeiudicium.
Nuper haec charta novas methodos electrochemicos proponit, sicut Peng, a electrolysi salis liquefacti abhorret a carbone nigro graphitizato in altam graphitae crystallinitatem, electrolysis graphitarum exemplorum continens figuram graphiticam nanometri astularum petalarum, altam superficiei specificam; cum cathode lithium pro pugna adhibita egregie electrochemica perficiendi plus quam graphita naturalis ostendit.
Zhu et al. calculus in qualitatis caCl2 conditus pro electrolysis in 950 , calculus humilis qualitas in graphite alta crystallinitate feliciter transfiguratus est, qui bonam ratem effectus et longam cycli vitam cum anoode lithii ionis altilium usus est. .
Experimentum ostendit posse varias rationes materiae carbonis traditae in graphite liquare per electrolysin salis fusilis, quae novam viam pandit graphite synthetico futurae.
1.2 machina
Sal fusilis methodus electrolysis carbonis materia uti cathode utitur, eamque in graphite alta crystallinitate mediante cathodica polarizatione convertit. Nunc exsistentes litterae commemorat remotionem oxygenii et longum intervallum permutationis atomorum carbonis in potentia conversionis processus polarizationis catholicae.
Praesentia oxygenii in materia carbonis graphitizationem aliquatenus impediet. In processu graphitizatione tradito, oxygenium lente removebitur cum temperatus 1600K altior est. Sed perquam commodum est per cathodicam polarizationem deoxidize.
Peng, etc. in experimentis primum cathodic polarizationis mechanismi salis liquefacti electrolysis, nempe graphitizationis maxime locus, ut in solido microspherae carbonii / electrolytici interfaciei solido collocatur, primum microsphaerii carbonis formam circa eandem diametrum fundamentalem. testa graphita, et postea nunquam atomi carbonis anhydroae stabilis in lanula exteriore graphite stabiliore diffusa, donec omnino graphitizata;
Processus graphitizationis comitatur remotionem oxygenii, quae etiam experimentis confirmatur.
Jin et al. hoc etiam per experimenta probavit. Post carbonizationem glucosi, graphitizationis (17% oxygeni contenti) evectus est. Post graphitizationem, sphaerae solidae originalis carbonis (fig. 1a et 1c) testae spongiosae compositae e nanosheetis graphitis (fig. 1b et 1d).
Per electrolysis fibrarum carbonii (16% oxygenii), fibrae carbonii in tubos graphitidos converti possunt post graphitizationem secundum conversionem mechanismum in litteris speculatum.
Credendum est, longum intervallum motus esse sub cathodica polarizatione carbonis atomorum altae graphitae crystalli ad carbo carbonis dolori ordinandi procedere debere, synthetica graphita unica petalis figurae nanostructurae ex atomis oxygeni adiutis, at specifica structura graphita nanometris influere non liquet; ut oxygenii ex sceleto carbonii, post quemadmodum in cathode reactionis, etc.
Nunc, investigatio de mechanismo adhuc in scaena est, et ulterius investigatio necessaria est.
1.3 morphologica ratione syntheticae graphitae
SEM morphologiam graphiticam superficiei microscopicae observare adhibetur, TEM observare adhibetur morphologiam structurae minoris quam 0.2 µm, XRD et Raman spectroscopia frequentissima media ad microstructuram graphitarum denotandam, XRD ad crystallum denotandum. informationes graphitae, et Raman spectroscopia adhibetur ad defectus et gradus graphitarum ordinis distinguendos.
Pori multi sunt in graphite praeparato ab cathode polarizationis salis electrolyseos fusilis. Pro diversis materiis rudibus, ut carbolysi carbonii nigri, nanostructurae petali-sicut rariores habentur. XRD et Analysis spectri Raman in carbone nigro post electrolysin perficiuntur.
Ad 827 , postquam 2.6V intentione pro 1h tractata est, Raman imago spectris carbonis nigri eadem fere est ac graphite commercialis. Post carbonem nigrum diversis temperaturis curatum est, graphita acuta graphio propria cacuminis (002) mensuratur. Discrimen cacumen (002) repraesentat gradum orientationis carbonis aromatici in graphite.
Acrior ipsum accumsan, eo magis accumsan est.
Zhu calculus inferior mundatus sicut cathode in experimento usus est, et microstructura producti graphitizati a granuloso ad magnam graphiticam structuram transformata est, et stratum graphiticum strictum etiam sub microscopio electronico transmissionis magni pretii observatum est.
In spectris Raman, mutatis condicionibus experimentalibus, valorem ID/Ig quoque mutatum est. Cum temperatura electronica 950 erat, tempus electrolyticum 6h erat, et electronica intentione 2.6V, infimum ID/Ig valor 0.3, et apicem D longe inferior quam apicem G erat. Eodem tempore, aspectus 2D cacuminis etiam formationem structurae graphitae valde ordinatae repraesentabat.
Acuta diffractio apicem in XRD imaginis etiam confirmat felicem conversionem carbonis inferioris in graphite cum summa crystallinitate.
In processu graphitizatione, augmentum temperaturae et intentionis augere partes aget, sed nimis alta intentione graphite redditum rediget, et caliditas nimis vel nimis longum tempus graphitizationis in vastitatem opum ducet, ut ad diversas carbonum materias. magni momenti est ut condiciones electronicas aptissimas explorare, etiam focus et difficultas est.
Haec nanostructura petal-similis lanulae egregias proprietates electrochemicae habet. Pororum numerus permittit iones cito inseri/demnatae, cathode materies batteries altae praebens, etc. Ergo methodus electrochemica graphitizationis est methodus graphitizationis valde potentialis.
Electrodepositionis modum sal liquefactum
2.1 Electrodepositio dioxidis carbonii
Sicut gravissimae gasis CONSERVATORIUM, CO2 est etiam non-toxicus, innocens, vilis et facile in promptu renouabili. Sed carbo in CO2 est in statu oxidationis altissima, ergo CO2 habet summam thermodynamicam stabilitatem, quae difficultatem facit ad reuse.
Prima investigatio de CO2 electrodepositionis ad 1960s reduci potest. Ingram et al. carbo carbonis super aurum electrode feliciter confectum in systemate salso Li2CO3-Na2CO3-K2CO3.
Van et al. demonstravit carbones pulveris ad diversas reductiones potentiarum consecutos diversas structuras habuisse, inclusas graphite, amorpho carbonis et nanofibers carbo.
Per salis liquefactum ad CO2 capiendum et praeparandum methodum prosperitatis materialis carbonis, post longum tempus investigationis scholarium in mechanismum formationis carbonis depositionis et effectum condicionum electrolyseos in productum finale, quod includunt tortorem electrolyticam, intentionem electrolyticam et compositionem sal fusile et electrodes, etc., praeparatio altae materiae graphiteae pro electrodepositionis CO2 exhibitio solido fundamento imposuit.
Electrolytum mutando et utendo systemate salso fusili CaCl2-substructio cum efficientia superiore CO2 ceperunt, Hu et al. graphenam feliciter praeparavit cum gradu superiore graphitizationis et nanotubae carbonis et aliis structuris nanographitis, investigando conditiones electrolyticas sicut electrolysis temperatus, electrode compositionis et compositionis salis liquefactae.
Comparatus cum systemate carbonate, CaCl2 commoda vilis et facilia ad obtinendum, conductivity altum, facile dissolvendi in aqua, et altiores solubilitates oxygeni iones habet, quae condiciones theoreticas praebent ad conversionem CO2 in graphite productos cum magno addito valore.
2.2 Transformatio Mechanismus
Praeparatio materiae carbonis magni pretii additae electrodepositionis CO2 ex sale fusili maxime includit captivitatem et reductionem obliquam CO2. Captio CO2 completur per liberum O2- in sale liquefacto, ut patet in Aequatione (1) ;
CO2+O2- → CO3 2- (1)
Nunc propositae sunt tres machinae indirectae reductionis reactionis: unus gradus reactionis, duo gradus reactionis ac metalli reductionem mechanismum.
Motus unus gradus mechanismi primus ab Ingramo propositus est, ut patet in Aequatione (2) :
CO3 2-+ 4E - →C+3O2- (2)
Duo gradatim reactionis mechanismus a Borucka et al. proposita est, ut in Aequatione (3-4) ostensum est:
CO3 2-+ 2E - → CO2 2-+O2- (3)
CO2 2-+2E - →C+2O2- (4)
Mechanismus reactionis metalli reductionis proposita est a Deanhardt et al. Iones metallicae primum in cathode ad metallum redactae, et deinde ad carbonas iones redactum, ut in Aequatione ostensum est (5~6);
M- + E – →M (5)
4 m + M2CO3 - > C + 3 m2o (6)
Nunc, unus-gradus reactionis mechanismus generaliter accipitur in litteris exsistentibus.
Yin et al. studuit Li-Na-K systematis carbonatis cum nickel ut cathode, stagno dioxide ut anode et filo argenteo ut referente electrode, et obtinuit cyclicam voltammetriam testam figuram in Figura 2 (scanning rate of 100 mV/s) in cathode nickel, et invenit quod unum tantum apicem reductio (at -2.0V) in negativo intuens fuit.
Unde colligi potest unam tantum reactionem in reductione carbonatis factam fuisse.
Gao et al. eadem voltammetria cyclica in eadem carbonate systematis obtinuit.
Ge et al. usus iners anode et cathodam tungsten ut CO2 in systemate LiCl-Li2CO3 capiendi et similes imagines consecutus est, et solum apicem depositionis carbonis diminutio apparuit in intuendo negativo.
In metalli alcalini systemate sal fusili, alkali et CO generabuntur, dum carbo ab cathode deposita est. Tamen, quia condiciones thermodynamicae depositionis carbonis in temperatura inferiore inferiores sunt, sola reductio carbonas ad carbonas in experimento deprehendi potest.
2.3 CO2 ceperunt sal fusile ad fructus graphites praeparandos
Summus aestimatio graphita nanomateria addita qualia graphene et nanotubae carbonis praeparari possunt per electrodepositionem CO2 ex sale liquefacto, condiciones experimentales moderando. Hu et al. usus est ferro immaculato sicut cathode in systemate salso in CaCl2-NaCl-CaO conflato et electrolytici pro 4h sub conditione 2.6V constantis intentionis in diversis temperaturis.
graphena per catalysin ferri et effectum explosivum CO inter stratas graphitas inventa est in superficie cathodae. Processus praeparationis graphenae in Fig.
Imago
Studia postea Li2SO4 addita in fundamento systematis salis conflati CaCl2-NaClCaO, temperatura electrolysis 625 , post 4h electrolysis, simul in depositione cathodica carbonis inventae graphene et nanotubes carbonis, studium deprehendi Li+ et SO4 2 - efficere effectum positivum in graphitizatione.
Sulphur etiam in corpus carbonis feliciter insertum est, et schedae graphitae ultra-tenues et carbonis filamentosae moderandis conditionibus electrolyticis obtineri possunt.
Materia ut temperatura electrolytica acuti et gravis est pro formatione graphene critica, quando temperatura altior 800 facilius est CO loco carbonis generare, nulla fere depositio carbonis cum altior 950 , sic temperatura imperium gravissimum est. ad producendum graphene et nanotubes carbo, ac necessitatem depositionis carbonis reactionis CO synergiae reactionis ad curandum ut cathode ad graphenam stabilitatem generandam.
Haec opera novam methodum praebent ad productorum nano-graphitarum praeparationem per CO2, quae magni momenti est ad solutionem gasorum conservatorii et graphenae praeparationis.
3. Libri et Outlook
Cum celeri progressione novae industriae industriae, graphita naturalis occurrere non potuit currenti postulato, et graphita artificialis melius habet proprietates physicas et chemicas quam graphita naturalis, tam vilis, efficax et environmentally- amica graphitizationis est finis diuturnus.
Electrochemica methodi graphitizationis in solidis et gaseis materiis rudibus cum methodo depositionis cathodicae polarizationis et electrochemicae, feliciter ex materiis graphitis cum magno addito valore, cum more maiorum graphitizationis comparato, methodus electrochemica est efficaciae superioris, energiae inferioris consummatio; viridis tutelae environmentalis, pro parvis a materiis selectivis simul circumscriptis, secundum varias conditiones electrolyseos variae morphologiae structurae graphicae parari possunt;
Efficacem praebet viam ad omnes species gasorum amorphoi carbonis et CONSERVATORII, ut in materias graphitas pretiosas nano-structas convertantur et bonam applicationem prospectant.
Nunc haec technologia in sua infantia est. Pauci sunt studia de graphitizatione per methodum electrochemicam, et adhuc multi processus ignobiles sunt. Oportet igitur a rudibus materiis ordiri et studio comprehendi et systematici de variis carbonibus amorphos inire, simulque investigare thermodynamica et dynamica conversionis graphitae in altiori gradu.
Haec penitus significationem habent pro futuro graphite industriae progressione.
Post tempus: May-10-2021