Ua vaevaeina le graphite i le graphite faʻapitoa ma le graphite faʻanatura, o faʻasao faʻamaonia a le lalolagi o graphite faʻanatura i le tusa ma le 2 piliona tone.
E maua le graphite faʻapitoa e ala i le faʻaleagaina ma le vevela togafitiga o mea e maua ai carbon i lalo o le mamafa masani. O lenei suiga e manaʻomia ai le maualuga o le vevela ma le malosi e pei o le malosi faʻamalosi, ma o le fausaga faʻaletonu o le a suia i se fausaga tioata graphite.
O le graphitization o loʻo i le lautele o le uiga o le carbonaceous mea e ala i luga ole 2000 ℃ maualuga vevela vevela togafitiga carbon atoms rearrangement, ae o nisi mea carbon i le vevela maualuga i luga atu 3000 ℃ graphitization, o lenei ituaiga o mea carbon sa lauiloa o le " malala malo", mo mea faigofie graphitized carbon, o le auala masani graphitization e aofia ai le vevela maualuga ma le maualuga o le mamafa auala, catalytic graphitization, vailaʻau ausa deposition metotia, ma isi.
O le fa'akalafi ose auala aoga e fa'aoga maualuga ai le tau fa'aaogāina o mea fa'akasa. A mae'a su'esu'ega tele ma loloto a le au sikola, ua matua'i matua nei. Ae ui i lea, o nisi mea le lelei e faʻatapulaʻa ai le faʻaogaina o graphitization masani i alamanuia, o lea o se tulaga le maalofia le suʻesuʻeina o auala fou graphitization.
metotia electrolysis masima liusua talu mai le 19 seneturi na sili atu nai lo le seneturi o le atinaʻe, o lona talitonuga faavae ma auala fou o loʻo faʻafouina pea ma atinaʻe, o le taimi nei e le o toe faʻatapulaʻaina i le faʻalapotopotoga faʻaleaganuʻu masani, i le amataga o le 21st seneturi, o le uamea i totonu. le faiga masima u'amea malo oxide electrolytic fa'aitiitiga sauniuniga o metals elemene ua avea ma taulaiga i le sili atu le malosi,
Talu ai nei, o se auala fou mo le sauniaina o mea faʻapipiʻi e ala i le eletise masima liusua ua tosina atu i ai le tele o manatu.
E ala i le cathodic polarization ma le electrodeposition, o ituaiga eseese e lua o le carbon raw material ua liua i mea nano-graphite ma maualuga le tau faaopoopo. Pe a faatusatusa i le tekinolosi graphitization masani, o le auala fou graphitization ei ai le lelei o le vevela maualalo graphitization ma pulea morphology.
O lenei pepa o loʻo iloiloina le alualu i luma o le graphitization e ala ile electrochemical method, faʻalauiloaina lenei tekonolosi fou, auʻiliʻili ona lelei ma le le lelei, ma faʻamoemoeina lona atinaʻe i le lumanaʻi.
Muamua, masima masima electrolytic cathode polarization auala
1.1 mea mata
I le taimi nei, o le mea autu autu o graphite faafoliga o nila coke ma pitch coke o le maualuga graphitization tikeri, e pei o le suauu toega ma ta koale e pei o mea mata e maua ai se mea e sili ona lelei carbon, ma le porosity maualalo, sulfur maualalo, lefulefu maualalo. anotusi ma le lelei o le graphitization, pe a uma ona saunia i le graphite e lelei le tetee i le aʻafiaga, maualuga le malosi faʻainisinia, maualalo le resistivity,
Peita'i, o le utiuti o le suau'u fa'aagaga ma le fesuisuia'i o tau o le suau'u ua fa'atapula'aina ai lona atina'eina, o lea la o le sailia o mea fou ua avea ma fa'afitauli fa'anatinati e fo'ia.
E iai tapula'a auala fa'akalafa fa'aleaganu'u, ma 'ese'ese auala fa'akalafi e fa'aogaina ai mea mata'utia eseese. Mo le carbonitized e le mafai ona graphitized, auala masani e faigata ona graphitize, ae o le electrochemical fua faatatau o le masima masima electrolysis malepe e ala i le faatapulaaina o mea mata, ma e talafeagai mo le toetoe o mea masani carbon masani.
O mea masani carbon carbon e aofia ai le carbon black, activated carbon, coal, ma isi mea, o le koale e sili ona faʻamoemoeina. O le vaitusi e fa'atatau i le koale e ave ai le koale e fai ma mea muamua ma saunia e avea ma oloa graphite i le vevela maualuga pe'a mae'a togafitiga.
Talu ai nei, ua fautuaina e lenei pepa se auala fou electrochemical, e pei o Peng, e le masima masima electrolysis e le mafai ona graphitized carbon uliuli i le tioata maualuga o graphite, o le electrolysis o graphite faataitaiga o loo i ai le petal foliga graphite nanometer meataalo, e maualuga le vaega i luga o le fogaeleele, pe a faʻaaogaina mo le lithium battery cathode na faʻaalia ai le sili atu o le eletise eletise nai lo le kalafi masani.
Zhu et al. tu'u le koale fa'amama le lelei i totonu o le CaCl2 molten salt system mo le electrolysis i le 950 ℃, ma fa'amalieina le fa'aliliuina o le koale maualalo i le graphite ma le maualuga o le tioata, lea na fa'aalia ai le lelei o le fa'atinoga ma le umi o le ta'amilosaga ola pe a fa'aaogaina e fai ma anode o le lithium ion maa. .
O le fa'ata'ita'iga ua fa'aalia ai e mafai ona fa'aliliu ituaiga eseese o mea kaponi fa'aleaganu'u i le kalafi e ala i le fa'aogaina o le masima masima, lea e tatalaina ai se auala fou mo le graphite synthetic i le lumana'i.
1.2 le faiga o
O le auala e fa'aogaina ai le masima masima e fa'aogaina ai mea kaponi e pei o le cathode ma fa'aliliuina i le kalafi e maualuga le tioata e ala i le cathodic polarization. I le taimi nei, o tusitusiga o loʻo i ai nei o loʻo taʻua ai le aveesea o le okesene ma le mamao mamao toe faʻatulagaina o carbon atoms i le faʻagasologa o le liua o le cathodic polarization.
O le i ai o le okesene i mea kaponi o le a faʻalavelaveina ai le faʻaogaina o ata i nisi itu. I le faiga masani graphitization, o le a aveesea lemu le okesene pe a maualuga le vevela nai lo 1600K. Ae ui i lea, e matua faigofie lava le deoxidize e ala i le cathodic polarization.
Peng, ma isi i faʻataʻitaʻiga mo le taimi muamua na tuʻuina atu i luma le masima masima electrolysis cathodic polarization masini, e taʻua o le graphitization le tele o le nofoaga e amata ai o le tuʻuina i totonu o microspheres carbon microspheres / electrolyte interface, muamua carbon microsphere foliga faataamilo i se faavae tutusa lautele. atigi graphite, ona le fa'amausaliina lea o kaponi kaponi kaponi e leai ni fa'amautu e sosolo atu i fa'ama'i pa'u kalafi i fafo e sili atu ona mautu, se'ia mae'a fa'akalafi,
O le faʻasologa o le graphitization e faʻatasi ma le aveeseina o le okesene, lea e faʻamaonia foi e suʻega.
Jin et al. na fa'amaonia ai fo'i lea manatu e ala i fa'ata'ita'iga. Ina ua uma le carbonization o le kulukose, graphitization (17% oxygen content) sa faia. Ina ua uma le kalafi, o le uluai kaponi spheres malo (Fig. 1a ma le 1c) na fausia ai se atigi porous e aofia ai nanosheets graphite (Fig. 1b ma le 1d).
E ala i le electrolysis o alava carbon (16% okesene), e mafai ona liua alava carbon i graphite tubes pe a uma graphitization e tusa ai ma le faiga o le liua ua taumatemate i tusitusiga.
Talitonu e faapea, o le gaoioiga mamao mamao o loo i lalo o le cathodic polarization o carbon atoms le graphite tioata maualuga e amorphous carbon rearrange e tatau ona faagasologa, synthetic graphite petals tulaga ese foliga nanostructures manuia mai atoms okesene mai, ae o le patino auala e faatosina graphite nanometer fausaga e le o manino, e pei o le okesene mai le auivi carbon pe a uma le auala i le cathode tali, ma isi.
I le taimi nei, o suʻesuʻega i luga o le masini o loʻo i ai pea i le tulaga muamua, ma e manaʻomia nisi suʻesuʻega.
1.3 Fa'avasegaga fa'apitoa ole kalafi fa'apipi'i
E faʻaaogaina le SEM e mataʻituina ai le microscopic surface morphology o le graphite, e faʻaaogaina TEM e mataʻituina le fausaga o le itiiti ifo i le 0.2 μm, XRD ma Raman spectroscopy o auala sili ona faʻaaogaina e faʻaalia ai le microstructure o graphite, XRD faʻaaogaina e faʻaalia ai le tioata. faʻamatalaga o graphite, ma Raman spectroscopy o loʻo faʻaaogaina e faʻaalia ai le faaletonu ma le faʻatonuga o le graphite.
E tele pores i le graphite saunia e cathode polarization o electrolysis masima liusuavai. Mo mea eseese mata, pei o le carbon black electrolysis, petal-pei porous nanostructures maua. Ole su'esu'ega ole alaleo ole XRD ma Raman o lo'o fa'atinoina ile kaponi uliuli pe a mae'a le fa'aogaina.
I le 827 ℃, ina ua uma ona togafitia i le 2.6V voltage mo le 1h, o le Raman spectral image of carbon black e toetoe lava tutusa ma le graphite faapisinisi. A uma ona togafitia le kaponi uliuli i vevela eseese, ona fuaina lea o le maualuga o le kalafi ma'ai (002). O le maualuga o le diffraction (002) o loʻo faʻatusalia ai le tikeri o le faʻaogaina o le kaponi manogi manogi i le kalafi.
O le ma'ai o le carbon layer, o le sili atu lea ona fa'atatau.
Na faʻaaogaina e Zhu le koale maualalo faʻamamaina e pei o le cathode i le faʻataʻitaʻiga, ma o le microstructure o le oloa graphitized na liua mai le granular i le tele o le graphite fausaga, ma le vaʻavaʻa graphite sa matauina foi i lalo o le eletise eletise eletise maualuga.
I Raman spectra, faʻatasi ai ma suiga o tulaga faʻataʻitaʻiga, ua suia foi le tau ID / Ig. Ina ua 950 ℃ le vevela electrolytic, o le taimi electrolytic e 6h, ma le electrolytic voltage o le 2.6V, o le ID maualalo / Ig tau o le 0.3, ma le D pito i lalo ifo o le G tumutumu. I le taimi lava e tasi, o le foliga mai o le 2D peak na faʻaalia ai foi le faʻatulagaina o le faʻatulagaina o le graphite fausaga.
O le maai (002) fa'a'ese'ese pito i luga ole ata XRD e fa'amaonia ai fo'i le fa'aliliuina manuia ole koale maualalo ile graphite ma le tioata maualuga.
I le faagasologa o le graphitization, o le siʻitia o le vevela ma le voltage o le a faia se sao faʻalauiloa, ae o le maualuga tele o le voltage o le a faʻaitiitia ai le gaosiga o le graphite, ma le maualuga tele o le vevela poʻo le umi o le graphitization taimi o le a taʻitaʻia ai le otaota o punaoa, o lea mo mea eseese carbon. , e taua tele le suʻesuʻeina o tulaga eletise e sili ona talafeagai, o le taulaiga foi ma le faigata.
Ole nanostructure pei ole petal flake e sili ona lelei le eletise. O se numera tele o pores e mafai ai ona faʻapipiʻi vave / faʻapipiʻi ion, tuʻuina atu mea e sili ona lelei cathode mo maʻa, ma isi.
Metotia fa'aeletise masima liusuavai
2.1 Electrodeposition o le carbon dioxide
I le avea ai o le kasa fa'ato'aga sili ona taua, o le CO2 e le oona, e le afaina, taugofie ma faigofie ona maua fa'afouina punaoa. Ae ui i lea, o le carbon i le CO2 o loʻo i ai i le tulaga maualuga o le faʻamaʻiina, o lea o le CO2 e maualuga le mautu o le thermodynamic, lea e faigata ai ona toe faʻaaogaina.
O suʻesuʻega muamua i le CO2 electrodeposition e mafai ona toe maua i tua i le 1960s. Ingram et al. manuia saunia kaponi i auro electrode i le faiga masima liusuavai o Li2CO3-Na2CO3-K2CO3.
Van et al. fa'ailoa mai o pa'u kaponi e maua mai i fa'aitiitiga fa'aitiitiga eseese e iai fausaga eseese, e aofia ai graphite, amorphous carbon ma carbon nanofibers.
E ala i le masima uʻamea e puʻeina CO2 ma le auala sauniuni o le manuia o mea carbon, ina ua mavae se vaitaimi umi o suʻesuʻega sikola ua taulaʻi atu i le carbon deposition faiga faiga ma le aafiaga o tulaga electrolysis i le oloa mulimuli, lea e aofia ai le vevela electrolytic, electrolytic voltage ma le tuufaatasiga o masima liusuava ma electrodes, ma isi, o le sauniuniga o le faatinoga maualuga o mea graphite mo electrodeposition o CO2 ua faataatia se faavae mautu.
E ala i le suia o le electrolyte ma le faʻaogaina o le masima masima faʻavae CaCl2 faʻatasi ai ma le maualuga o le CO2 puʻeina lelei, Hu et al. saunia lelei graphene ma le maualuga graphitization tikeri ma carbon nanotubes ma isi fausaga nanographite e ala i le suesueina o tulaga electrolytic e pei o le electrolysis vevela, electrode tuufaatasiga ma liusua masima tuufaatasiga.
Pe a faʻatusatusa i le carbonate system, CaCl2 o loʻo i ai le lelei o le taugofie ma faigofie ona maua, maualuga le amio, faigofie ona faʻamavae i totonu o le vai, ma le maualuga o le solubility o ions okesene, lea e maua ai tulaga faʻapitoa mo le liua o le CO2 i oloa graphite ma maualuga faʻaopoopoga tau.
2.2 Suiga Mechanism
O le tapenaga o mea e fa'aopoopoina maualuga le kaponi e ala i le electrodeposition o le CO2 mai le masima u'amea e masani lava ona aofia ai le pu'eina o le CO2 ma le fa'aitiitiga tuusao. O le pu'eina o le CO2 e fa'amae'aina e le O2- i le masima liusuavai, e pei ona fa'aalia i le Fa'atusa (1):
CO2+O2-→CO3 2- (1)
I le taimi nei, e tolu faiga fa'aitiitiga fa'aitiitiga fa'aleaogaina ua fa'atūina: tasi-laasaga tali, lua-laasaga tali ma fa'aitiitiga fa'aitiitiga fa'aaumea.
O le tasi-step reaction mechanism na muamua fa'atūina e Ingram, e pei ona fa'aalia i le Fa'atusa (2):
CO3 2-+ 4E – →C+3O2- (2)
O le auala e lua-laasaga na faʻaalia e Borucka et al., e pei ona faʻaalia i le Faʻatusa (3-4):
CO3 2-+ 2E – →CO2 2-+O2- (3)
CO2 2-+ 2E – →C+2O2- (4)
O le faiga o le fa'aitiitiga fa'aitiitiga fa'ameamea na fa'atulagaina e Deanhardt et al. Na latou talitonu o ion uʻamea na muamua faʻaitiitia i le uʻamea i le cathode, ona faʻaitiitia ai lea o le uamea i ion carbonate, e pei ona faʻaalia i le Faʻatusa (5~6):
M- + E – →M (5)
4 m + M2CO3 – > C + 3 m2o (6)
I le taimi nei, o le tasi-step reaction mechanism e masani ona talia i tusitusiga o loʻo iai.
Yin et al. su'esu'e le Li-Na-K carbonate system ma le nickel e pei o le cathode, tin dioxide e pei o le anode ma le uaea siliva e pei o le electrode fa'asino, ma maua ai le cyclic voltammetry test figure i le Ata 2 (scanning rate of 100 mV/s) i nickel cathode, ma maua ai. e na'o le tasi le fa'aitiitiga pito i luga (i le -2.0V) i le su'ega leaga.
O le mea lea, e mafai ona faʻamaonia e naʻo le tasi le tali na tupu i le taimi o le faʻaitiitia o le carbonate.
Gao et al. maua le voltammetry cyclic tutusa i le faiga carbonate tutusa.
Ge et al. fa'aaogaina le anode inert ma le tungsten cathode e pu'e CO2 i le LiCl-Li2CO3 faiga ma maua ata tutusa, ma na o se fa'aitiitiga pito o le carbon deposition na aliali mai i le su'esu'ega leaga.
I le u'amea alkaline masima liusua faiga, alkali metals ma CO o le a gaosia a'o teuina kaponi e le cathode. Ae ui i lea, talu ai o le thermodynamic o tulaga o le carbon deposition reaction e maualalo i le maualalo o le vevela, naʻo le faʻaitiitia o le carbonate i carbon e mafai ona iloa i le suʻega.
2.3 CO2 pu'eina e le masima liusua e saunia ai oloa graphite
Nanomaterials graphite maualuga-taua e pei o le graphene ma carbon nanotubes e mafai ona saunia e le electrodeposition o le CO2 mai le masima liusua e ala i le pulea o tulaga faataitai. Hu et al. fa'aaogaina uamea e leai se mea e pei o le cathode i le CaCl2-NaCl-CaO masima masima ma fa'afefeteina mo le 4h i lalo o le tulaga o le 2.6V voltage tumau i le vevela eseese.
Faʻafetai i le catalysis o le uʻamea ma le paʻu o le CO i le va o graphite layers, na maua ai le graphene i luga o le cathode. O le sauniuniga o le graphene o loʻo faʻaalia i le Ata 3.
O le ata
Mulimuli suʻesuʻega faaopoopo Li2SO4 i luga o le faavae o CaCl2-NaClCaO faiga masima liusuavai, electrolysis vevela sa 625 ℃, ina ua mavae 4h o electrolysis, i le taimi lava lea e tasi i le cathodic deposition o carbon maua graphene ma carbon nanotubes, o le suesuega maua Li + ma SO4 2. - ia aumaia se aafiaga lelei ile graphitization.
O lo'o fa'apipi'iina lelei fo'i le sulfur i totonu o le tino kaponi, ma e mafai ona maua mai i le fa'atonutonuina o tulaga fa'aeletise fa'aeletise.
Mea e pei o le electrolytic vevela o le maualuga ma le maualalo mo le fausiaina o le graphene e taua tele, pe a sili atu le vevela o le 800 ℃ e faigofie ona gaosia CO nai lo le carbon, toetoe lava leai se carbon deposition pe a maualuga atu nai lo 950 ℃, o lea e taua tele le pulea o le vevela. e gaosia graphene ma carbon nanotubes, ma toe faʻafoʻisia le manaʻomia carbon deposition tali CO tali synergy ina ia mautinoa o le cathode e gaosia graphene mautu.
O nei galuega e maua ai se auala fou mo le saunia o oloa nano-graphite e le CO2, lea e taua tele mo le fofo o kasa kesi ma le sauniuniga o le graphene.
3. Aotelega ma Vaaiga
Faʻatasi ai ma le televave o le atinaʻeina o le alamanuia malosi fou, ua le mafai e le graphite masani ona faʻafetaui le manaʻoga o loʻo i ai nei, ma o le graphite faʻapitoa e sili atu le faʻaogaina o le tino ma le kemisi nai lo le graphite masani, o le taugofie, lelei ma le faʻaogaina o le siosiomaga o se sini umi.
Electrochemical metotia graphitization i mea malo ma kesi mata ma le auala o le cathodic polarization ma electrochemical deposition na manuia mai mea graphite ma maualuga faaopoopo tau, faatusatusa i le auala masani o graphitization, o le auala electrochemical e sili atu le lelei, faʻaitiitia le faʻaaogaina o le malosi, puipuiga o le siosiomaga lanu meamata, mo laiti faatapulaaina e mea filifilia i le taimi e tasi, e tusa ai ma tulaga electrolysis eseese e mafai ona saunia i morphology eseese o fausaga graphite,
E maua ai se auala aoga mo ituaiga uma o kaponi amorphous ma kasa kesi ina ia liua i mea taua o le nano-structured graphite ma e iai se faʻamoemoega lelei.
I le taimi nei, o lenei tekinolosi o loʻo i lona amataga. E i ai ni nai su'esu'ega i le graphitization e ala i le electrochemical method, ma o lo'o i ai pea le tele o faiga e le o iloa. O le mea lea, e tatau ona amata mai mea mataʻutia ma faia se suʻesuʻega atoatoa ma faʻatulagaina i luga o carbon amorphous eseese, ma i le taimi lava e tasi suʻesuʻe le thermodynamics ma le malosi o le liua o le graphite i se tulaga loloto.
O nei mea e taua tele mo le atinaʻeina o pisinisi graphite i le lumanaʻi.
Taimi meli: Me-10-2021