Graphite in graphite artificiali et graphite naturali dividitur, mundi subsidia graphite naturali probata circiter 2 miliarda talentorum habet.
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.
Graphitizatio 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", nam facilem graphitizatum materiae carbonis, methodum traditam graphitizationem includunt caliditatem caliditatem et modum pressionis altum, graphitizationem catalyticum, modum depositionis vaporum chemici, etc.
Graphitization est efficax media utilitas magni pretii materiae carbonaceae.Post investigationes amplas et profundissimas a viris doctis, nunc radicaliter maturescit.Tamen quidam factores iniquorum applicationem graphitizationis traditae in industria coarctant, ideo inclinatio necessaria est ad novas graphitizationes modos explorandas.
Electrolysis salsa methodus liquefacta ex quo saeculo XIX plus quam evolutionis saeculum fuit, eius theoriae ac 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 tradito graphitizatione technologia comparato, nova graphitizationis methodus commoda graphitizationis inferioris temperaturae et morphologiae moderatior.
Haec charta progressum graphitizationis per methodum electrochemicam recenset, hanc novam technologiam introducit, eius commoda et incommoda analyses, ac futuram evolutionis progressionem prospectat.
Primum, cathode polarisationis methodo salis fusilis electrolytici
1,1 rudimentum
In praesenti materia praecipua rudis graphite artificialis est acus cocus et picis cocus ex gradu graphitizationis altae, scilicet per oleum residuum et bitumen carbonum sicut materia rudis ad producendum materias carbonii 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 subsidiis oleum limitatum et pretia fluctuantia oleum suum progressum restringerunt, quare novas materias crudas quaerens urgente problema solvendum evasit.
Traditional graphitizationes methodi limitationes habent, ac 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 sumit ut praecursorem et in producta graphita praeparatur ad caliditatem post praetractationem.
Nuper haec charta novas methodos electrochemicae proponit, ut Peng, a electrolysis salis liquefacti abhorret a carbone nigro graphitizato in altam graphitis crystallinitatem, electrolysis graphitarum exemplorum continens figuram graphiticam nanometri astularum petalarum, altam superficiei specificam; cum cathode lithium altilium adhibitum praestantissimum electrochemicum effectum graphite naturali plus ostendit.
Zhu et al.calculus in qualitatis caCl2 fusilis pro electrolysi 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 adhibitam ostendit. .
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 catholicam polarizationem deoxidize.
Peng, etc in experimentis primum cathodic polarizationem mechanismum salis liquefacti electrolysis, nempe graphitizationis maxime locus, ut in solido microsphaeri 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, graphitizationem (17% oxygeni contentam) evehitur.Post graphitizationem, sphaerae solidae originalis carbonis (fig. 1a et 1c) testae spongiosae compositae e graphitis nanosheets (fig. 1b et 1d).
Per electrolysis fibrarum carbonii (16% oxygenii), fibrae carbonii in tubos graphitatos 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 primo gradu est et ulterior investigatio desideratur.
1.3 morphologica ratione syntheticae graphitae
SEM observare adhibetur morphologiam graphiticam superficiem microscopicam, TEM observare adhibetur morphologiam morphologiam minoris quam 0.2 µm, XRD et Raman spectroscopia frequentissima media ad microstructuram graphitarum denotandam, XRD ad crystallum denotandum. informationes graphitarum, 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 carbolysis carbonii nigrae, nanostructurae rariae petalorum similia obtinentur.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, graphitae proprietatis cacuminis acuti (002) mensuratur.Discrimen cacumen (002) repraesentat gradum orientationis carbonis aromatici in graphite.
Ipsum accumsan acrior est, eo magis accumsan est.
Zhu calculus minus purificatus 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 erat 6h, et electronica voltatio erat 2.6V, infimus ID/Ig valor 0.3, et D cacumen multo minus quam apicem G erat.Eodem tempore, aspectus 2D cacuminis etiam formationem structurae graphite valde ordinatae repraesentavit.
Acuta diffractio apicem in XRD imaginis etiam confirmat felicem conversionem carbonis inferioris in graphite cum summa crystallinitate.
In processu graphitizatione, augmentum temperaturae et intentionis augens partes aget, sed nimis alta intentione graphite redditum rediget, et caliditas nimis vel nimis longum tempus graphitizationem in vastitatem opum ducet, sicut ad diversas carbones 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, materiam cathode batteries altam 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 ac 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, carbo carbonis et nanofibers amorphos.
Per sal fusile ad CO2 capiendum et praeparandum methodum felicitatis 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. salis liquefacti 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 pervestigando condiciones electrolyticae, sicut electrolysis temperatus, electrode compositionis et compositionis salis liquefactae.
Comparatus cum systemate carbonate, CaCl2 commoda vilis et facilis ad obtinendum, conductivity altum, facile dissolvendi in aqua, et altiores solubilitates oxygeni iones habet, quae condiciones theoreticas praebent ad conversionem CO2 in graphi- tas cum magno addito valore.
2.2 Mutatio Mechanismus
Praeparatio materiae carbonis additae magni pretii electrodepositionis CO2 ex salis liquefacto 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 reactiones indirectae reductionis: unus gradus reactionis, duo gradus reactionis ac metalli reductionem mechanismum.
Una-gradus reactionis mechanismus primum ab Ingramo proponitur, ut patet in Aequatione (2) :
CO3 2-+ 4E - →C+3O2- (2)
Duo-gradus 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 metallicae reductionis proposita est a Deanhardt et al.Iones metallicae primum in cathode ad metallum redactas esse crediderunt, et postea 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 una tantum apicem reductio (at -2.0V) in intuendo negativo 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 tantum apicem depositionis carbonis diminutio apparuit in intuendo negativo.
In metalli alcalini systemate sal fusili, alkali metalla 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 products graphites praeparandos
Summus aestimatio graphita nanomateria addita qualia graphene et nanotubae carbonis praeparari possunt ab electrodepositione CO2 ex sale liquefacto, condiciones experimentales moderando.Hu et al.chalybe immaculato usus est 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.
Picturae
Post studia 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 graphitae et ultra-tenues carbonis filamentum moderandis conditionibus electrolyticis obtineri possunt.
Materia ut temperatura electrolytica acuti et gravis est ad formationem graphenae criticam, quando temperatura altior 800 facilius est CO loco carbonis generare, nulla fere depositio carbonis cum altior 950 , sic temperatura imperium gravissimum est. ad graphenam et nanotubes carbonis producendas, ac necessitatem depositionis carbonis reactionis CO synergiae reactionis restituendam 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 chemicae quam graphita naturalis, tam vilis, efficax et environmentally- amica graphitizationis est finis diuturnus.
Electrochemicae methodi graphitizationis in solidis et gaseis materiis rudis 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 condiciones electrolyseos diversis morphologiae structurae graphiticae praeparari potest;
Efficax modus praebet ut omnes vapores amorphoi carbonis et CONSERVATORII, in pretiosas materias graphites 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 incipere et studio comprehendi et systematici de variis carbonibus amorphos inire, simulque investigare thermodynamicas et dynamicas conversionis graphitae in altiori gradu.
Haec penitus significationem habent pro futuro graphite industriae progressione.
Post tempus: May-10-2021