Ua vaevaeina le graphite i le graphite fa'apitoa ma le graphite masani, o le aofa'i ua fa'amaonia o le graphite masani i le lalolagi e tusa ma le 2 piliona tone.
E maua le karapiti fa'apitoa e ala i le fa'aleagaina ma le fa'avevela o mea o lo'o i ai le kaponi i lalo o le mamafa masani. O lenei suiga e mana'omia ai le vevela maualuga ma le malosi e fai ma malosiaga fa'amalosi, ma o le fausaga le fa'atulagaina o le a liua i se fausaga tioata karapiti fa'atulagaina.
O le fa'akalafite i le uiga lautele o le fa'akalafite o mea kaponi e ala i le toe fa'atulagaina o atomu kaponi i le vevela maualuga e sili atu i le 2000 ℃, peita'i, o nisi mea kaponi e fa'akalafite i le vevela maualuga e sili atu i le 3000 ℃, o lenei ituaiga mea kaponi sa lauiloa o le "malala malo", mo mea kaponi fa'akalafite faigofie, o le metotia masani o le fa'akalafite e aofia ai le metotia o le vevela maualuga ma le mamafa maualuga, fa'akalafite catalytic, metotia o le fa'akalafite o le ausa vaila'au, ma isi.
O le fa'akalafi o se auala lelei e fa'aaoga ai mea e iai le kaponi ma e maualuga lona taua. A mae'a su'esu'ega loloto ma loloto a tagata atamamai, ua matua lava. Peita'i, o nisi o mea le lelei e fa'atapula'aina ai le fa'aogaina o le fa'akalafi masani i pisinisi, o lea la ua avea ai ma aga masani le su'esu'eina o auala fou e fa'akalafi ai.
Talu mai le seneturi lona 19, o le metotia o le electrolysis masima ua liusuavai e sili atu ma le seneturi o atinaʻe, o lona talitonuga faʻavae ma metotia fou o loʻo faʻafouina pea ma atinaʻe, o lea ua le toe faʻatapulaʻaina i le alamanuia metallurgical masani, i le amataga o le seneturi lona 21, o le uʻamea i le faiga masima ua liusuavai o le sauniuniga faʻaitiitia electrolytic oxide malosi o uʻamea elemene ua avea ma taulaiga i le sili atu ona toaga,
Talu ai nei, o se metotia fou mo le sauniaina o mea karapite e ala i le electrolysis masima ua liusuavai ua tosina mai ai le tele o manatu.
E ala i le cathodic polarization ma le electrodeposition, o ituaiga eseese e lua o mea mata o le kaponi e liua i mea nano-graphite ma le taua faaopoopo maualuga. Pe a faatusatusa i le tekinolosi masani o le graphitization, o le metotia fou o le graphitization e iai ona lelei o le maualalo o le vevela o le graphitization ma le morphology e mafai ona pulea.
O lenei pepa o loʻo iloiloina ai le alualu i luma o le faʻakalafite e ala i le metotia eletise, faʻalauiloa atu lenei tekinolosi fou, iloiloina ona lelei ma ona faʻaletonu, ma faʻamoemoe i lona agaʻiga i luma.
Muamua, metotia o le polarization cathode electrolytic masima ua liusuavai
1.1 mea mata
I le taimi nei, o le mea autū e fai ai le graphite fa'apitoa o le nila coke ma le pitch coke o le tikeri maualuga o le graphitization, e aofia ai le toega o le suau'u ma le tar malala e fai ma mea mata e gaosia ai se mea carbon maualuga le tulaga, ma le porosity maualalo, le sulfur maualalo, le lefulefu maualalo ma le lelei o le graphitization, a mae'a ona saunia i le graphite e iai le tete'e lelei i le a'afiaga, malosi fa'amekanika maualuga, resistivity maualalo.
Peitaʻi, o le utiuti o le faʻasao o le suāuu ma le fesuisuiaʻi o tau o le suāuu ua faʻatapulaʻaina ai lona atinaʻe, o lea la, o le sailia o mea mata fou ua avea ma faʻafitauli faanatinati e tatau ona foia.
E iai tapula'a o auala masani e fa'akalafi ai, ma e eseese mea mata e fa'aaogaina e auala eseese e fa'akalafi ai. Mo le kaponi e le'i fa'akalafi ai, e faigata i auala masani ona fa'akalafi ai, ae o le fua fa'aeletoronika o le electrolysis masima ua liusuavai e sopo'ia ai tapula'a o mea mata, ma e talafeagai mo toetoe lava o mea masani uma o le kaponi.
O mea masani o le kaponi e aofia ai le kaponi uliuli, kaponi fa'agaoioia, malala, ma isi mea faapena, o le malala e sili ona lelei. O le vaitusi e fa'avae i le malala e fa'aaogaina ai le malala e fai ma vaila'au muamua ma saunia i oloa karapiti i le vevela maualuga pe a uma ona togafitia muamua.
Talu ai nei, o lenei pepa ua fautuaina ai se metotia fou o le eletise, e pei o Peng, e ala i le electrolysis masima ua liusuavai e le foliga mai e faʻa-graphitized ai le carbon black i totonu o le crystallinity maualuga o le graphite, o le electrolysis o faʻataʻitaʻiga o le graphite o loʻo i ai le foliga o le petal graphite nanometer chips, e maualuga le eria o luga patino, pe a faʻaaogaina mo le lithium battery cathode na faʻaalia ai le faʻatinoga eletise sili ona lelei nai lo le graphite masani.
Na tuʻuina e Zhu ma isi le malala e le lelei tele ua togafitia i le faʻamaʻaʻaina i totonu o le CaCl2 liusuavai masima faiga mo le electrolysis i le 950 ℃, ma faʻaliliuina manuia le malala e le lelei tele i le graphite e maualuga le crystallinity, lea na faʻaalia ai le lelei o le saoasaoa o le faʻatinoga ma le umi o le ola pe a faʻaaogaina o se anode o le lithium ion battery.
O le faʻataʻitaʻiga ua faʻaalia ai e mafai ona liua ituaiga eseese o mea masani o le kaponi i le karapite e ala i le electrolysis o le masima ua liusuavai, lea e tatala ai se auala fou mo le karapite gaosia i le lumanaʻi.
1.2 le faiga o
O le metotia o le electrolysis masima ua liusuavai e faʻaaogaina ai le mea kaponi e fai ma cathode ma liua i le graphite e maualuga le crystallinity e ala i le cathodic polarization. I le taimi nei, o tusitusiga o loʻo iai nei o loʻo taʻua ai le aveeseina o le okesene ma le toe faʻatulagaina mamao o atomu kaponi i le faagasologa o le liua o le cathodic polarization.
O le iai o le okesene i mea kaponi o le a faʻalavelaveina ai le faʻakalafiteina i se tulaga. I le faiga masani o le faʻakalafiteina, o le a faʻagesegese ona aveese le okesene pe a maualuga atu le vevela i le 1600K. Peitaʻi, e matua faigofie lava ona faʻamamāina e ala i le cathodic polarization.
O Peng, ma isi, i faʻataʻitaʻiga mo le taimi muamua na faʻalauiloa ai le faiga o le electrolysis cathodic polarization potential electrolysis masima ua liusuavai, o lona uiga o le graphitization o le mea sili ona amata o le tuʻuina lea i totonu o microspheres carbon mautu/electrolyte interface, muamua o le carbon microsphere e fausia i se atigi graphite tutusa le lautele, ona sosolo lea o atoms carbon carbon anhydrous i se graphite i fafo atu o le flake, seʻia oʻo ina graphitized atoatoa.
O le faagasologa o le fa'akalafite e o fa'atasi ma le aveeseina o le okesene, lea e fa'amaonia fo'i e fa'ata'ita'iga.
Na faʻamaonia foʻi e Jin ma isi lenei manatu e ala i faʻataʻitaʻiga. A maeʻa ona faʻakalafiina le kulukose i le kaponi, ona faʻatinoina lea o le faʻakalafiina (17% o le aofaʻi o le okesene). A maeʻa ona faʻakalafiina, o polo kaponi malo muamua (Ata 1a ma le 1c) na fausia ai se atigi porous e aofia ai ni nanosheets graphite (Ata 1b ma le 1d).
E ala i le electrolysis o alava kaponi (16% okesene), e mafai ona liua alava kaponi i ni paipa karapiti pe a uma ona fa'akarafitina e tusa ai ma le faiga o le liua o lo'o ta'ua i tusitusiga.
E talitonuina o le gaioiga umi o loʻo i lalo o le cathodic polarization o atoms carbon, o le graphite maualuga tioata e tatau ona toe faʻatulaga le carbon amorphous, o le graphite gaosi e foliga ese mai le oxygen atoms, ae o le auala patino e faʻaosofia ai le graphite nanometer structure e le o manino, e pei o le auala e tali atu ai le okesene mai le carbon skeleton i le cathode, ma isi mea faapena.
I le taimi nei, o loʻo iai pea suʻesuʻega i le faiga o loʻo i ai i le tulaga muamua, ma e manaʻomia nisi suʻesuʻega.
1.3 Fa'amatalaga fa'ale-tino o le karapite fa'apitoa
E faʻaaogaina le SEM e matau ai le foliga o le fogāeleele maʻai o le graphite, e faʻaaogaina le TEM e matau ai le foliga o le fausaga e itiiti ifo i le 0.2 μm, o le XRD ma le Raman spectroscopy o auala e masani ona faʻaaogaina e faʻailoa ai le fausaga maʻai o le graphite, e faʻaaogaina le XRD e faʻailoa ai faʻamatalaga o le kirisitala o le graphite, ma le Raman spectroscopy e faʻaaogaina e faʻailoa ai faʻaletonu ma le tikeri o le faʻatonuga o le graphite.
E tele pu i le graphite na saunia e ala i le cathode polarization o le uamea masima electrolysis. Mo mea mata eseese, e pei o le carbon black electrolysis, e maua ai ni petal-like porous nanostructures. E faia le XRD ma le Raman spectrum analysis i luga o le carbon black pe a uma le electrolysis.
I le 827 ℃, a maeʻa ona togafitia i le 2.6V voltage mo le 1 itula, o le ata Raman spectral o le carbon black e toetoe lava tutusa ma le graphite faapisinisi. A maeʻa ona togafitia le carbon black i vevela eseese, ona fuaina lea o le tumutumuga maʻai o le graphite characteristic peak (002). O le tumutumuga diffraction (002) o loʻo faʻatusalia ai le tulaga o le faʻatulagaina o le vaega aromatic carbon i le graphite.
O le ma'ai o le vaega kaponi, o le tele fo'i lea o lona fa'asologa.
Sa fa'aaogā e Zhu le malala mama ua fa'amamāina e fai ma cathode i le fa'ata'ita'iga, ma sa suia le fausaga la'ititi o le oloa ua fa'akalafiina mai le granular i le fausaga kalafi tele, ma sa matauina fo'i le vaega malosi o le kalafi i lalo o le microscope eletise e fa'asalalauina ai le saoasaoa maualuga.
I le Raman spectra, faatasi ai ma le suiga o tulaga faataitai, na suia ai foi le tau o le ID/Ig. Ina ua 950 ℃ le vevela o le eletise, e 6 itula le taimi e eletise ai, ma o le voltage eletise e 2.6V, o le tau maualalo o le ID/Ig e 0.3, ma o le tumutumu D e maualalo tele nai lo le tumutumu G. I le taimi lava e tasi, o le foliga mai o le tumutumu 2D na faatusalia ai foi le fausiaina o le fausaga o le graphite e matua faatulagaina lelei.
O le tumutumuga diffraction ma'ai (002) i le ata XRD e fa'amaonia ai fo'i le manuia o le liua o le malala maualalo i le graphite ma le maualuga o le crystallinity.
I le faagasologa o le fa'akalafi, o le fa'ateleina o le vevela ma le voltage o le a i ai se sao taua, ae o le maualuga tele o le voltage o le a fa'aitiitia ai le gaosiga o le graphite, ma o le maualuga tele o le vevela po'o le umi tele o le taimi o le fa'akalafi o le a o'o atu ai i le fa'aumatia o punaoa, o lea mo mea eseese o le kaponi, e taua tele le su'esu'eina o tulaga sili ona talafeagai o le electrolytic, o le taula'iga ma le faigata foi lea.
O lenei fausaga nano e pei o se petal e iai ona uiga eletise lelei. O le tele o pu e mafai ai ona vave fa'aofi/toe fa'apipi'i i aions, ma maua ai mea cathode maualuga le lelei mo maa, ma isi mea fa'apena. O le mea lea, o le metotia eletise o le graphitization o se metotia e matua'i gafatia lava.
Metotia o le electrodeposition masima ua liusuavai
2.1 Fa'aputuga eletise o le kaponi taiokesaita
I le avea ai ma kasa e sili ona tāua mo le fa'avevela o le ea, o le CO2 o se punaoa e le oona, e le afaina, e taugofie ma e faigofie ona maua. Peita'i, o le kaponi i le CO2 o lo'o i le tulaga sili ona maualuga o le oxidation, o lea e maualuga ai le mautu o le thermodynamic o le CO2, lea e faigata ai ona toe fa'aaogaina.
O suʻesuʻega muamua i le faʻapipiʻiina o le CO2 e mafai ona toe foʻi i tua i le vaitau o le 1960. Na saunia ma le manuia e Ingram ma isi le kaponi i luga o le auro i le faiga masima ua liusuavai o le Li2CO3-Na2CO3-K2CO3.
Na taʻua e Van et al. o pauta kaponi na maua mai i malosiaga eseese o le faʻaitiitia e eseese o latou fausaga, e aofia ai le graphite, amorphous carbon ma carbon nanofibers.
E ala i le masima ua liusuavai e puʻeina ai le CO2 ma le auala e saunia ai le manuia o le mea kaponi, ina ua maeʻa se vaitaimi umi o suʻesuʻega ua taulaʻi atu ai tagata atamamai i le faiga o le fausiaina o le carbon deposition ma le aafiaga o tulaga electrolysis i le oloa mulimuli, lea e aofia ai le vevela electrolytic, electrolytic voltage ma le tuufaatasiga o le masima ua liusuavai ma electrodes, ma isi, o le sauniuniga o le maualuga o le faatinoga o mea graphite mo le electrodeposition o le CO2 ua faataatia ai se faavae mautu.
I le suia o le electrolyte ma le faʻaaogaina o le CaCl2-based molten salt system ma le maualuga o le CO2 capture efficiency, na saunia ai ma le manuia e Hu ma isi le graphene ma le maualuga o le graphitization degree ma carbon nanotubes ma isi fausaga nanographite e ala i le suʻesuʻeina o tulaga electrolytic e pei o le electrolysis temperature, electrode composition ma le molten masima composition.
Pe a faʻatusatusa i le faiga o le carbonate, o le CaCl2 e iai ona lelei o le taugofie ma le faigofie ona maua, maualuga le conductivity, faigofie ona faʻataʻapeʻapeina i le vai, ma maualuga le solubility o oxygen ions, lea e maua ai tulaga faʻateorē mo le liua o le CO2 i oloa graphite ma le taua faʻaopoopo maualuga.
2.2 Faiga o Suiga
O le sauniuniga o mea kaponi e maualuga le taua e ala i le electrodeposition o le CO2 mai le masima ua liusuavai e aofia ai le pu'eina o le CO2 ma le fa'aitiitia lē tuusa'o. O le pu'eina o le CO2 e fa'amae'aina e le O2- saoloto i le masima ua liusuavai, e pei ona fa'aalia i le Equation (1):
CO2+O2-→CO3 2- (1)
I le taimi nei, e tolu auala e faʻatino ai le faʻaitiitia lē tuusaʻo: o le auala e tasi le laʻasaga, o le auala e lua le laʻasaga ma le auala e faʻatino ai le faʻaitiitia o uʻamea.
O le faiga o le tali atu i le tasi laasaga na muamua fautuaina e Ingram, e pei ona faaalia i le Fua (2):
CO3 2-+ 4E – →C+3O2- (2)
O le faiga o le tali atu e lua-laasaga na fautuaina e Borucka et al., e pei ona faaalia i le Equation (3-4):
CO3 2-+ 2E – →CO2 2-+O2- (3)
CO2 2-+ 2E – →C+2O2- (4)
O le faiga o le tali atu i le faʻaitiitia o le uʻamea na fautuaina e Deanhardt ma isi. Sa latou talitonu o ion uʻamea na muamua faʻaitiitia i le uʻamea i le cathode, ona faʻaitiitia lea o le uʻamea i le carbonate ions, e pei ona faʻaalia i le Equation (5~6):
M- + E – →M (5)
4 m + M2CO3 – > C + 3 m2o (6)
I le taimi nei, o le faiga e tasi le laasaga e tali atu ai ua taliaina lautele i tusitusiga o loʻo iai nei.
Na suʻesuʻeina e Yin ma isi le faiga o le Li-Na-K carbonate faatasi ai ma le nickel o le cathode, le tin dioxide o le anode ma le uaea siliva o le electrode faasino, ma maua ai le fuainumera o le suega cyclic voltammetry i le Ata 2 (fua faatatau o le scanning o le 100 mV/s) i le nickel cathode, ma maua ai e na o le tasi le tumutumuga o le reduction (i le -2.0V) i le negative scanning.
O le mea lea, e mafai ona faaiʻuina e na o le tasi le tali na tupu i le taimi o le faʻaitiitia o le carbonate.
Na maua e Gao ma isi le cyclic voltammetry tutusa i le faiga carbonate lava e tasi.
Na fa'aaoga e Ge et al. le inert anode ma le tungsten cathode e pu'eina ai le CO2 i le LiCl-Li2CO3 system ma maua ai ni ata tutusa, ma na'o le fa'aitiitia o le carbon deposition na aliali mai i le negative scanning.
I le faiga o le masima ua liusuavai o le uʻamea alkaline, o le a gaosia ai uʻamea alkali ma le CO aʻo teuina le kaponi e le cathode. Peitaʻi, ona o tulaga faʻavevela o le tali atu o le teuina o le kaponi e maualalo i le vevela maualalo, e naʻo le faʻaitiitia o le carbonate i le kaponi e mafai ona iloa i le faʻataʻitaʻiga.
2.3 Pu'eina o le CO2 e ala i le masima ua liusuavai e saunia ai oloa graphite
E mafai ona saunia mea fa'a-graphite e maualuga le taua e pei o le graphene ma le carbon nanotubes e ala i le electrodeposition o le CO2 mai le masima ua liusuavai e ala i le puleaina o tulaga fa'ata'ita'i. Na fa'aaoga e Hu ma isi le u'amea e fai ma cathode i le CaCl2-NaCl-CaO melted salt system ma fa'a-electrolyzed mo le 4 itula i lalo o le tulaga o le 2.6V constant voltage i le vevela eseese.
Fa'afetai i le fa'agaoioiga o le u'amea ma le aafiaga pāpā o le CO i le va o vaega o le graphite, na maua ai le graphene i luga o le cathode. O le faagasologa o le sauniuniga o le graphene o lo'o fa'aalia i le Ata 3.
O le ata
O suʻesuʻega mulimuli ane na faʻaopoopoina ai le Li2SO4 i luga o le faʻavae o le CaCl2-NaClCaO uʻamea masima faiga, o le vevela o le electrolysis e 625 ℃, a maeʻa le 4h o le electrolysis, i le taimi lava e tasi i le cathodic deposition o le carbon na maua ai le graphene ma le carbon nanotubes, na maua ai e le suʻesuʻega o le Li+ ma le SO4 2- e aumaia ai se aafiaga lelei i le graphitization.
E fa'apipi'iina fo'i ma le manuia le sulfur i totonu o le tino o le kaponi, ma e mafai ona maua ni laupepa manifinifi tele o le graphite ma le filamentous carbon e ala i le puleaina o tulaga eletise.
O mea e pei o le vevela eletise maualuga ma maualalo mo le fausiaina o le graphene e taua tele, pe a sili atu le vevela i le 800 ℃ e faigofie ona gaosia le CO nai lo le carbon, e toetoe lava a leai se carbon deposition pe a sili atu i le 950 ℃, o lea e matua taua tele ai le pulea o le vevela e gaosia ai le graphene ma le carbon nanotubes, ma toe faʻafoʻisia le manaʻoga o le carbon deposition reaction synergy CO reaction e faʻamautinoa ai o le cathode e gaosia ai le graphene mautu.
O nei galuega ua maua ai se metotia fou mo le sauniaina o oloa nano-graphite e ala i le CO2, lea e matua taua tele mo le fofoina o kasa fa'avevela ma le sauniaina o le graphene.
3. Aotelega ma le Va'aiga
Faatasi ai ma le vave o le atinaeina o le alamanuia fou o le malosiaga, ua le mafai e le graphite masani ona faamalieina le manaoga o loo i ai nei, ma o le graphite faiai e sili atu ona lelei ona meatotino faaletino ma vailaau nai lo le graphite masani, o lea la o le graphitization taugofie, lelei ma le faauo i le siosiomaga o se sini umi.
O metotia eletise o le fa'akalafi i mea mata mautu ma kesi ma le metotia o le polarization cathodic ma le fa'aputuga eletise na manuia mai mea fa'akalafi ma le taua fa'aopoopo maualuga, pe a fa'atusatusa i le auala masani o le fa'akalafi, o le metotia eletise e sili atu le lelei, fa'aitiitia le fa'aaogaina o le malosi, puipuiga o le siosiomaga lanumeamata, mo mea laiti fa'atapula'aina e mea filifilia i le taimi e tasi, e tusa ai ma tulaga eseese o le electrolysis e mafai ona saunia i foliga eseese o le fausaga o le fa'akalafi,
E maua ai se auala lelei mo ituaiga uma o kasa kaponi amorphous ma kasa fa'avevela e liua i mea taua o le graphite nano-structured ma e iai se fa'amoemoega lelei mo le fa'aaogaina.
I le taimi nei, o lenei tekinolosi o loʻo i lona amataga. E itiiti ni suʻesuʻega i luga o le faʻakalafite e ala i le metotia eletise, ma e tele lava faiga e le o iloa. O le mea lea, e tatau ai ona amata mai mea mata ma faia se suʻesuʻega atoatoa ma faʻatulagaina i luga o kaponi amorphous eseese, ma i le taimi lava e tasi e suʻesuʻe loloto ai le thermodynamics ma le dynamics o le liua o le graphite.
E matuā tāua tele nei mea mo le atinaʻeina o le alamanuia o le karapiti i le lumanaʻi.
Taimi na lafoina ai: 10-Me-2021