ဂရပ်ဖိုက်ကို ဂရပ်ဖိုက်အတုနှင့် သဘာဝဂရပ်ဖိုက်ဟူ၍ ပိုင်းခြားထားပြီး၊ ကမ္ဘာ့သက်သေပြထားသော သဘာဝဂရပ်ဖိုက်တန်ချိန် ၂ ဘီလီယံခန့်ရှိသည်။
ဂရပ်ဖိုက်အတုကို ပုံမှန်ဖိအားအောက်တွင် ကာဗွန်ပါဝင်သောပစ္စည်းများ၏ ဆွေးမြေ့ခြင်းနှင့် အပူပေးခြင်းဖြင့် ရရှိသည်။ဤအသွင်ပြောင်းမှုသည် မောင်းနှင်အားအဖြစ် လုံလောက်သော အပူချိန်နှင့် စွမ်းအင်လိုအပ်ပြီး မမှန်သောဖွဲ့စည်းပုံသည် အမိန့်ပေးထားသော ဂရပ်ဖိုက်ပုံဆောင်ခဲပုံစံအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲသွားမည်ဖြစ်သည်။
Graphitization သည် 2000 ℃ အထက်တွင်ရှိသော အပူချိန်မြင့်သော အပူကုသမှု ကာဗွန်အက်တမ်များမှတဆင့် ကာဗွန်နိတ်ပစ္စည်း၏ အကျယ်ဆုံးသဘောအရ ဖြစ်သော်လည်း အချို့သော ကာဗွန်ပစ္စည်းများသည် အပူချိန် 3000 ℃ အထက်တွင် graphitization ကြောင့် ဤကာဗွန်ပစ္စည်းများကို hard charcoal ဟုခေါ်သည်၊ လွယ်ကူသော graphitized ကာဗွန်ပစ္စည်းများ၊ ရိုးရာဂရပ်ဖစ်တီရှင်းနည်းလမ်းတွင် မြင့်မားသောအပူချိန်နှင့် ဖိအားမြင့်နည်းလမ်း၊ ဓာတ်ကူပစ္စည်း ဂရပ်ဖစ်တီရှင်း၊ ဓာတုအငွေ့ပြန်ထုတ်သည့်နည်းလမ်း စသည်တို့ပါဝင်သည်။
Graphitization သည် ကာဗွန်နိတ်ဓာတ်ပစ္စည်းများကို တန်ဖိုးမြင့်စွာ အသုံးချခြင်းအတွက် ထိရောက်သောနည်းလမ်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ပညာရှင်များ၏ ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် နက်ရှိုင်းစွာ သုတေသနပြုပြီးနောက် ယခုအခါ အခြေခံအားဖြင့် ရင့်ကျက်လာပြီဖြစ်သည်။သို့သော်၊ အချို့သောအချက်များသည် စက်မှုလုပ်ငန်းတွင် သမားရိုးကျ graphitization အသုံးချမှုကို ကန့်သတ်ထားသောကြောင့် graphitization နည်းလမ်းအသစ်များကို ရှာဖွေရန် မလွဲမသွေ လမ်းကြောင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။
19 ရာစုမှစတင်၍ သွန်းသောဆားလျှပ်စစ်နည်းသည် ရာစုနှစ်တစ်ခုကျော် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လာခဲ့ပြီး ၎င်း၏အခြေခံသီအိုရီနှင့် နည်းလမ်းသစ်များသည် အဆက်မပြတ်ဆန်းသစ်တီထွင်ကာ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လာကာ ယခုအခါ ရိုးရာသတ္တုလုပ်ငန်းနယ်ပယ်တွင် အကန့်အသတ်မရှိတော့ဘဲ 21 ရာစုအစတွင် သတ္တု၊ သွန်းသောဆားစနစ်အစိုင်အခဲအောက်ဆိုဒ် electrolytic လျှော့ချပြင်ဆင်မှုဒြပ်စင်သတ္တုများအတွက်အာရုံစူးစိုက်မှုပိုမိုတက်ကြွဖြစ်လာခဲ့သည်၊
မကြာသေးမီက၊ သွန်းသောဆားလျှပ်စစ်ဓာတ်ဖြင့် ဂရပ်ဖိုက်ပစ္စည်းများကို ပြင်ဆင်သည့်နည်းလမ်းအသစ်သည် လူအများအာရုံစိုက်မှုကို ဆွဲဆောင်ခဲ့သည်။
cathodic polarization နှင့် electrodeposition တို့ဖြင့် မတူညီသော ကာဗွန်ကုန်ကြမ်းပုံစံနှစ်မျိုးကို ပေါင်းထည့်တန်ဖိုးမြင့်သော nano-graphite ပစ္စည်းများအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲသွားပါသည်။သမားရိုးကျ ဂရပ်ဖစ်တီရှင်းနည်းပညာနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက၊ ဂရပ်ဖစ်တီရှင်းနည်းလမ်းအသစ်သည် နိမ့်သော ဂရပ်ဖစ်တီရှင်းအပူချိန်နှင့် ထိန်းချုပ်နိုင်သော အသွင်အပြင်၏ အားသာချက်များရှိသည်။
ဤစာတမ်းသည် လျှပ်စစ်ဓာတုဗေဒနည်းဖြင့် ဂရပ်ဖစ်တီရှင်း၏တိုးတက်မှုကို ပြန်လည်သုံးသပ်သည်၊ ဤနည်းပညာအသစ်ကို မိတ်ဆက်သည်၊ ၎င်း၏ အားသာချက်များနှင့် အားနည်းချက်များကို ပိုင်းခြားစိတ်ဖြာကာ ၎င်း၏အနာဂတ် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုလမ်းကြောင်းကို သုံးသပ်သည်။
ပထမဦးစွာ ဆားသွန်းသော electrolytic cathode polarization နည်းလမ်း
1.1 ကုန်ကြမ်း
လက်ရှိတွင် ဂရပ်ဖိုက်အတု၏ အဓိကကုန်ကြမ်းမှာ ပင်အပ် coke နှင့် high graphitization degree ဖြစ်သော pitch coke တို့ဖြစ်ပြီး အရည်အသွေးမြင့် ကာဗွန်ပစ္စည်းများကို ထုတ်လုပ်ရန်အတွက် ကုန်ကြမ်းအဖြစ် ဆီကြွင်းအကျန်နှင့် ကျောက်မီးသွေးကတ္တရာစေးတို့ဖြင့် စိမ့်ဝင်နိုင်မှုနည်းသော ဆာလဖာနည်းပါးသော ပြာများ၊ graphitization ၏ အကြောင်းအရာနှင့် အားသာချက်များသည် ဂရပ်ဖိုက်အဖြစ်သို့ ပြင်ဆင်ပြီးနောက် သက်ရောက်မှုအား ကောင်းစွာခံနိုင်ရည်ရှိပြီး စက်ပိုင်းဆိုင်ရာအား မြင့်မားခြင်း၊ ခံနိုင်ရည်နည်းပါးခြင်း၊
သို့သော်လည်း အကန့်အသတ်ရှိသော ရေနံသိုလှောင်မှုနှင့် ရေနံစျေးနှုန်းများ အတက်အကျသည် ၎င်း၏ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုကို ကန့်သတ်ထားသောကြောင့် ကုန်ကြမ်းအသစ်များ ရှာဖွေခြင်းသည် ဖြေရှင်းရမည့် အရေးတကြီး ပြဿနာတစ်ခု ဖြစ်လာခဲ့သည်။
သမားရိုးကျ ဂရပ်ဖစ်တီရှင်းနည်းလမ်းများတွင် ကန့်သတ်ချက်များရှိသည်၊ မတူညီသော graphitization နည်းလမ်းများသည် မတူညီသော ကုန်ကြမ်းများကို အသုံးပြုသည်။ဂရပ်ဖစ်မဟုတ်သော ကာဗွန်အတွက်၊ သမားရိုးကျနည်းလမ်းများသည် ၎င်းကို ဂရပ်ဖစ်ပုံပေါ်အောင် ခဲယဉ်းစွာပြုလုပ်နိုင်သော်လည်း ဆားဓာတ်သတ္တုရည်သွန်းမှု၏ လျှပ်စစ်ဓာတုဖော်မြူလာသည် ကုန်ကြမ်းများ၏ ကန့်သတ်ချက်ကို ကျော်ဖြတ်ကာ သမားရိုးကျ ကာဗွန်ပစ္စည်းအားလုံးနီးပါးအတွက် သင့်လျော်ပါသည်။
သမားရိုးကျ ကာဗွန်ပစ္စည်းများတွင် ကာဗွန်အနက်ရောင်၊ အသက်သွင်းပြီး ကာဗွန်၊ ကျောက်မီးသွေး စသည်တို့ ပါဝင်ပြီး ယင်းတို့ထဲတွင် ကျောက်မီးသွေးသည် အလားအလာအကောင်းဆုံးဖြစ်သည်။ကျောက်မီးသွေးအခြေခံမှင်သည် ကျောက်မီးသွေးကို ရှေ့ပြေးနိမိတ်အဖြစ်ယူကာ ကြိုတင်ကုသပြီးနောက် မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် ဂရပ်ဖိုက်ပစ္စည်းများအဖြစ် ပြင်ဆင်သည်။
မကြာသေးမီက၊ ဤစာတမ်းသည် Peng ကဲ့သို့သော လျှပ်စစ်ဓာတုဗေဒနည်းသစ်တစ်ရပ်ကို အဆိုပြုထားသည်။ သွန်းသောဆားလျှပ်စစ်ဖြင့် ကာဗွန်အနက်ရောင်ကို ဂရပ်ဖိုက်၏ပုံဆောင်ခဲအဖြစ်သို့ ဂရပ်ဖစ်ဖြစ်စေရန် မဖြစ်နိုင်ကြောင်း၊ ပွင့်ချပ်ပုံသဏ္ဍာန် ဂရပ်ဖိုက်နာနိုမီတာ ချစ်ပ်ပြားများပါရှိသော ဂရပ်ဖိုက်နမူနာများ၏ လျှပ်စစ်ဓာတ်ကို ခွဲထုတ်ရာတွင် မြင့်မားသောတိကျသောမျက်နှာပြင်ဧရိယာ၊ လစ်သီယမ်ဘက်ထရီ cathode ကိုအသုံးပြုသောအခါတွင် သဘာဝဂရပ်ဖိုက်ထက် ပိုမိုကောင်းမွန်သော လျှပ်စစ်ဓာတုစွမ်းဆောင်မှုကို ပြသခဲ့သည်။
Zhu et al ။အရည်သွေးနိမ့်ကျောက်မီးသွေးကို 950 ℃ တွင် electrolysis ပြုလုပ်ရန်အတွက် CaCl2 သွန်းသောဆားစနစ်ထဲသို့ ထည့်ပြီး အရည်အသွေးနိမ့်ကျောက်မီးသွေးကို မြင့်မားသောပုံဆောင်ခဲအဖြစ်သို့ အောင်မြင်စွာပြောင်းလဲပေးကာ လီသီယမ်အိုင်းယွန်းဘက်ထရီ၏ anode အဖြစ်အသုံးပြုသောအခါတွင် စွမ်းဆောင်ရည်ကောင်းမွန်ပြီး တာရှည်လည်ပတ်မှုသက်တမ်းကိုပြသသည်။ .
စမ်းသပ်ချက်သည် ရိုးရာကာဗွန်ဒြပ်ပစ္စည်းအမျိုးအစားများကို ဂရပ်ဖိုက်အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲပစ်ရန် ဖြစ်နိုင်ချေရှိကြောင်း၊ ယင်းသည် အနာဂတ်ဓာတုဂရပ်ဖိုက်အတွက် နည်းလမ်းသစ်တစ်ရပ်ကို ဖွင့်လှစ်ပေးသည့် ဆားဓာတ်ကို သွန်းသော ဆားလျှပ်စစ်ဓာတ်ဖြင့် အသွင်ပြောင်းရန် ဖြစ်နိုင်ချေရှိသည်။
1.2 ၏ယန္တရား
သွန်းသောဆားလျှပ်စစ်နည်းသည် ကာဗွန်ပစ္စည်းကို cathode အဖြစ်အသုံးပြုပြီး cathodic polarization ဖြင့် မြင့်မားသောပုံဆောင်ခဲအဖြစ် ဂရပ်ဖိုက်အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲသည်။လက်ရှိတွင်၊ ရှိပြီးသားစာပေများက cathodic polarization အဖြစ်ပြောင်းလဲခြင်းဖြစ်စဉ်တွင် အောက်ဆီဂျင်ဖယ်ရှားခြင်းနှင့် ကာဗွန်အက်တမ်များ၏ တာဝေးအကွာအဝေးပြန်လည်ဖွဲ့စည်းခြင်းကို ဖော်ပြထားပါသည်။
ကာဗွန်ပစ္စည်းများတွင် အောက်ဆီဂျင်ပါဝင်မှုသည် graphitization ကို အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ အနှောင့်အယှက်ဖြစ်စေသည်။သမားရိုးကျ ဂရပ်ဖစ်တီရှင်းလုပ်ငန်းစဉ်တွင် အပူချိန် 1600K ထက် မြင့်မားသောအခါ အောက်ဆီဂျင်ကို ဖြည်းညှင်းစွာ ဖယ်ရှားပါမည်။သို့သော် cathodic polarization အားဖြင့် deoxidize လုပ်ရန် အလွန်အဆင်ပြေသည်။
Peng စသည်တို့သည် ပထမဆုံးအကြိမ် လက်တွေ့စမ်းသပ်မှုတွင် သွန်းသောဆားလျှပ်စစ်ဓာတ်ခွဲထုတ်ခြင်း cathodic polarization အလားအလာ ယန္တရားအား တင်သွင်းခဲ့ပြီး၊ ဆိုလိုသည်မှာ graphitization စတင်ရန်နေရာသည် အစိုင်အခဲဖြစ်သော ကာဗွန်မိုက်ခရိုစဖီးယား/အီလက်ထရိုလစ်ကြားခံတွင် တည်ရှိနေစေရန်ဖြစ်ပြီး၊ ပထမအကြိမ် ကာဗွန်မိုက်ခရိုစဖီးယားသည် အခြေခံတူညီသောအချင်းပတ်လည်တွင် ဖွဲ့စည်းထားသည်။ ဂရပ်ဖိုက်အခွံ၊ ထို့နောက် လုံးဝဂရပ်ဖစ်မအောင်မချင်း ပိုမိုတည်ငြိမ်သော ကာဗွန် ကာဗွန်အက်တမ်များ ပိုမိုတည်ငြိမ်သော အပြင်ဘက် ဂရက်ဖိုက်အတုံးများအထိ ပျံ့နှံ့သွားခြင်း မရှိပါ။
graphitization လုပ်ငန်းစဉ်သည် လက်တွေ့စမ်းသပ်မှုများမှ အတည်ပြုထားသည့် အောက်ဆီဂျင်ကို ဖယ်ရှားခြင်းဖြင့် လိုက်ပါသွားပါသည်။
Jin et al ။ဒီအမြင်ကို စမ်းသပ်မှုတွေကတဆင့် သက်သေပြခဲ့တယ်။ဂလူးကို့စ်၏ကာဗွန်အဖြစ်သို့ပြောင်းလဲပြီးနောက်၊ graphitization (အောက်ဆီဂျင်ပါဝင်မှု 17%) ကိုလုပ်ဆောင်ခဲ့သည်။ဂရပ်ဖစ်တီရှင်းပြီးနောက်၊ မူလအစိုင်အခဲ ကာဗွန်စက်လုံးများ (ပုံ. 1a နှင့် 1c) သည် ဂရပ်ဖိုက်နာနိုစာရွက်များ (ပုံ. 1b နှင့် 1d) တို့ပါ၀င်သည့် အပေါက်အပေါက်တစ်ခုကို ဖွဲ့စည်းခဲ့သည်။
ကာဗွန်ဖိုင်ဘာများ၏ အီလက်ထရွန်းနစ် (အောက်ဆီဂျင် 16%) ဖြင့် ကာဗွန်ဖိုင်ဘာများကို ဂရပ်ဖိုက်ပြွန်အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲနိုင်သည်
ရှည်လျားသောအကွာအဝေးရွေ့လျားမှုသည် ကာဗွန်အက်တမ်များ၏ cathodic polarization အောက်တွင်ရှိနေသော မြင့်မားသော crystal graphite မှ amorphous ကာဗွန်ကို ပြန်လည်စီခြယ်ပေးရမည်၊ ဓာတုဂရပ်ဖိုက်ထူးခြားသောပန်းပွင့်ပုံသဏ္ဍာန်သည် အောက်ဆီဂျင်အက်တမ်များမှ အကျိုးကျေးဇူးရရှိခဲ့သော နာနိုဖွဲ့စည်းပုံများဖြစ်သော်လည်း ဂရပ်ဖိုက်နာနိုမီတာတည်ဆောက်ပုံကို အတိအကျ မည်သို့လွှမ်းမိုးနိုင်သည်ကိုမူ ရှင်းလင်းစွာမသိရသေးပါ။ ကာဗွန်အရိုးစုမှ အောက်ဆီဂျင်ကဲ့သို့သော cathode တုံ့ပြန်မှု စသည်တို့ကို ပြုလုပ်ပြီးနောက်၊
လက်ရှိတွင် အဆိုပါယန္တရားအပေါ် သုတေသနပြုမှုသည် ကနဦးအဆင့်တွင် ရှိနေဆဲဖြစ်ပြီး နောက်ထပ်သုတေသနပြုရန် လိုအပ်နေသေးကြောင်း သိရသည်။
1.3 ဓာတုဂရပ်ဖိုက်၏ ဇီဝရုပ်လက္ခဏာများ
SEM ကို ဂရပ်ဖိုက်၏ အဏုကြည့်မျက်နှာပြင် ရုပ်ပုံသဏ္ဌာန်ကို စောင့်ကြည့်ရန် အသုံးပြုသည်၊ TEM ကို 0.2 μm ထက်နည်းသော ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံ အသွင်သဏ္ဍာန်ကို စောင့်ကြည့်ရန်၊ XRD နှင့် Raman spectroscopy တို့သည် ဂရပ်ဖိုက်၏ သေးငယ်သောဖွဲ့စည်းပုံသဏ္ဍန်ကို ဖော်ပြရန်အတွက် အသုံးအများဆုံးနည်းလမ်းများဖြစ်ပြီး၊ XRD ကို ပုံဆောင်ခဲသဏ္ဍာန်အဖြစ် သတ်မှတ်ရန် အသုံးပြုပါသည်။ ဂရပ်ဖိုက်၏ အချက်အလက်နှင့် Raman spectroscopy ကို ချို့ယွင်းချက်များနှင့် ဂရပ်ဖိုက်၏ အစီအစဥ်ကို သတ်မှတ်ရန် အသုံးပြုသည်။
သွန်းသောဆားလျှပ်စစ်ဓာတ်အား cathode polarization ဖြင့်ပြင်ဆင်ထားသော ဂရပ်ဖိုက်တွင် ချွေးပေါက်များစွာရှိသည်။ကာဗွန်အနက်ရောင်လျှပ်စစ်ဓာတ်ခွဲထုတ်ခြင်းကဲ့သို့သော မတူညီသောကုန်ကြမ်းများအတွက် ပွင့်ချပ်နှင့်တူသော porous nanostructures များကို ရရှိသည်။XRD နှင့် Raman spectrum ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းကို electrolysis ပြီးနောက် ကာဗွန်အနက်ရောင်တွင် ပြုလုပ်သည်။
827 ℃ တွင် 1 နာရီကြာ 2.6V ဗို့အားဖြင့် ကုသပြီးနောက်၊ ကာဗွန်အနက်ရောင် Raman ရောင်စဉ်တန်းရုပ်ပုံသည် စီးပွားရေးလုပ်ငန်းသုံး ဂရပ်ဖိုက်နှင့် နီးပါးတူသည်။ကာဗွန်အနက်ရောင်ကို မတူညီသောအပူချိန်ဖြင့် ကုသပြီးနောက်၊ စူးရှသော ဂရပ်ဖိုက်လက္ခဏာအထွတ်အထိပ် (002) ကို တိုင်းတာသည်။Diffraction peak (002) သည် ဂရပ်ဖိုက်ရှိ မွှေးရနံ့ ကာဗွန်အလွှာ၏ အနေအထားကို ကိုယ်စားပြုသည်။
ကာဗွန်အလွှာသည် ပိုမိုပြတ်သားလေ၊ ၎င်းကို ပို၍ ဦးတည်လေဖြစ်သည်။
Zhu သည် စမ်းသပ်မှုတွင် cathode အဖြစ် သန့်စင်ထားသော အောက်ခံကျောက်မီးသွေးကို အသုံးပြုခဲ့ပြီး ဂရပ်ဖစ်တီထုတ်ကုန်၏ အသေးစားဖွဲ့စည်းပုံမှာ သေးငယ်သောဂရပ်ဖိုက်ဖွဲ့စည်းပုံသို့ ပြောင်းလဲသွားကာ တင်းကျပ်သော ဂရပ်ဖိုက်အလွှာကိုလည်း မြင့်မားသောနှုန်းဖြင့် ထုတ်လွှင့်သော အီလက်ထရွန်အဏုကြည့်ကိရိယာအောက်တွင် လေ့လာတွေ့ရှိခဲ့သည်။
Raman Spectra တွင်၊ စမ်းသပ်မှုအခြေအနေများပြောင်းလဲမှုနှင့်အတူ ID/Ig တန်ဖိုးသည်လည်း ပြောင်းလဲသွားသည်။electrolytic temperature သည် 950 ℃ ၊ electrolytic time သည် 6h ၊ electrolytic voltage သည် 2.6V ဖြစ်ပြီး၊ အနိမ့်ဆုံး ID/ Ig value မှာ 0.3 ဖြစ်ပြီး D peak သည် G peak ထက် များစွာနိမ့်ပါသည်။တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ 2D peak ၏ အသွင်အပြင်သည် အလွန်အကဲဖြတ်ထားသော ဂရပ်ဖိုက်ဖွဲ့စည်းပုံကို ကိုယ်စားပြုသည်။
XRD ပုံရှိ ချွန်ထက်သော (002) diffraction peak သည် ညံ့ဖျင်းသော ကျောက်မီးသွေးကို မြင့်မားသော ပုံဆောင်ခဲအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲခြင်းအား အတည်ပြုသည်။
graphitization လုပ်ငန်းစဉ်တွင်၊ အပူချိန်နှင့် ဗို့အား တိုးလာခြင်းသည် မြှင့်တင်ပေးသည့် အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်လိမ့်မည်၊ သို့သော် ဗို့အားမြင့်လွန်းခြင်းသည် ဂရပ်ဖိုက်၏ အထွက်နှုန်းကို လျှော့ချပေးမည်ဖြစ်ပြီး အပူချိန်မြင့်မားလွန်းခြင်း သို့မဟုတ် အလွန်ကြာကြာ ဂရပ်ဖစ်တီခြင်းအချိန်များသည် အရင်းအမြစ်များကို ဖြုန်းတီးခြင်းသို့ ဦးတည်သွားစေလိမ့်မည်၊ ထို့ကြောင့် မတူညီသော ကာဗွန်ပစ္စည်းများအတွက်၊ အသင့်လျော်ဆုံးလျှပ်စစ်ဓာတ်အခြေအနေများကို စူးစမ်းလေ့လာရန် အထူးအရေးကြီးသည်၊ အာရုံစိုက်မှုနှင့် အခက်အခဲလည်းဖြစ်သည်။
ဤပွင့်ချပ်နှင့်တူသော flake nanostructure သည် အလွန်ကောင်းမွန်သော လျှပ်စစ်ဓာတုဂုဏ်သတ္တိများရှိသည်။များပြားလှသော ချွေးပေါက်များသည် အိုင်းယွန်းများကို လျင်မြန်စွာ ထည့်သွင်း/မှတ်ယူနိုင်စေကာ ဘက်ထရီအတွက် အရည်အသွေးမြင့် cathode ပစ္စည်းများ စသည်တို့ကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။ ထို့ကြောင့်၊ လျှပ်စစ်ဓာတုဗေဒနည်းလမ်း graphitization သည် အလွန်အလားအလာရှိသော graphitization နည်းလမ်းတစ်ခုဖြစ်သည်။
ဆားကို အရည်ကျိုလျှပ်ကူးနည်း
2.1 ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်၏ လျှပ်စီးကြောင်းများ
အရေးအကြီးဆုံး ဖန်လုံအိမ်ဓာတ်ငွေ့အနေဖြင့် CO2 သည် အဆိပ်အတောက်မရှိ၊ အန္တရာယ်မရှိ၊ စျေးပေါပြီး အလွယ်တကူရရှိနိုင်သော ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲအရင်းအမြစ်ဖြစ်သည်။သို့သော်လည်း CO2 တွင် ကာဗွန်သည် ဓာတ်တိုးမှုအမြင့်ဆုံးအခြေအနေတွင် ရှိနေသောကြောင့် CO2 သည် အပူချိန်မြင့်မားသော အပူချိန်ရှိပြီး ပြန်လည်အသုံးပြုရန် ခက်ခဲစေသည်။
CO2 electrodeposition ဆိုင်ရာ အစောဆုံး သုတေသနကို 1960 ခုနှစ်များတွင် ခြေရာခံနိုင်သည်။အင်ဂရမ် et al ။Li2CO3-Na2CO3-K2CO3 ၏ သွန်းသောဆားစနစ်တွင် ရွှေလျှပ်ကူးပစ္စည်းပေါ်တွင် ကာဗွန်ကို အောင်မြင်စွာပြင်ဆင်ခဲ့သည်။
ဗန် et al ။မတူညီသော လျှော့ချနိုင်ခြေများတွင် ရရှိသော ကာဗွန်အမှုန့်များသည် ဂရပ်ဖိုက်၊ amorphous ကာဗွန်နှင့် ကာဗွန်နာနိုဖိုင်ဘာများအပါအဝင် မတူညီသောဖွဲ့စည်းပုံများပါရှိကြောင်း ထောက်ပြခဲ့သည်။
သွန်းသောဆားသည် CO2 ဖမ်းယူရန်နှင့် ကာဗွန်ပစ္စည်းပြင်ဆင်မှုနည်းလမ်း အောင်မြင်မှုဖြင့် ကာလကြာမြင့်စွာ သုတေသနပြုပြီးနောက် ပညာရှင်များသည် ကာဗွန်ထုတ်လုပ်မှုယန္တရားနှင့် electrolytic temperature၊ electrolytic voltage နှင့် ပေါင်းစပ်ပါဝင်သည့် နောက်ဆုံးထုတ်ကုန်အပေါ် electrolysis အခြေအနေများအပေါ် အာရုံစိုက်လာကြသည်။ သွန်းသောဆားနှင့် လျှပ်ကူးပစ္စည်း စသည်တို့သည် CO2 ၏လျှပ်ကူးပစ္စည်းနေရာအတွက် ဂရပ်ဖိုက်ပစ္စည်းများ၏ စွမ်းဆောင်ရည်မြင့်မားသောပြင်ဆင်မှုတွင် ခိုင်မာသောအခြေခံအုတ်မြစ်ကို ချထားသည်။
မြင့်မားသော CO2 ဖမ်းယူနိုင်မှု စွမ်းဆောင်ရည်ဖြင့် CaCl2-based သွန်းသောဆားစနစ်ကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် electrolyte ကိုပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် Hu et al။မြင့်မားသောဂရပ်ဖစ်တီရှင်းဒီဂရီနှင့် ကာဗွန်နာနိုပြွန်များနှင့် အခြားနာနိုဂရပ်ဖိုက်ဖွဲ့စည်းပုံများဖြစ်သည့် လျှပ်စစ်ဓာတ်ခွဲခြင်းအပူချိန်၊ လျှပ်ကူးပစ္စည်းပါဝင်မှုနှင့် ဆားသွန်းမှုပါဝင်မှုစသည့် အီလက်ထရွန်းနစ်အခြေအနေများကို လေ့လာခြင်းဖြင့် graphene ကို အောင်မြင်စွာပြင်ဆင်နိုင်ခဲ့သည်။
ကာဗွန်နိတ်စနစ်နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက CaCl2 သည် စျေးပေါပြီး ရရှိရန်လွယ်ကူသည်၊ လျှပ်ကူးနိုင်မှု၊ ရေတွင် ပျော်ဝင်လွယ်ကာ အောက်ဆီဂျင်ပျော်ဝင်နိုင်မှု မြင့်မားသော CO2 ၏ ဂရပ်ဖိုက်ထုတ်ကုန်များအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲခြင်းအတွက် သီအိုရီအရ အခြေအနေများကို ပေးစွမ်းနိုင်သည့် အားသာချက်များရှိသည်။
2.2 အသွင်ကူးပြောင်းရေး ယန္တရား
သွန်းသောဆားမှ CO2 ၏ electrodeposition ဖြင့် တန်ဖိုးမြင့်ကာဗွန်ပစ္စည်းများကို ပြင်ဆင်ရာတွင် အဓိကအားဖြင့် CO2 ဖမ်းယူမှုနှင့် သွယ်ဝိုက်လျှော့ချရေးတို့ပါဝင်သည်။Equation (1) တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း သွန်းသောဆားတွင် O2- အခမဲ့ဖြင့် CO2 ဖမ်းယူမှုကို ပြီးမြောက်စေသည်။
CO2+O2-→CO3 2- (၁)
လက်ရှိတွင်၊ သွယ်ဝိုက်လျော့ချတုံ့ပြန်မှု ယန္တရားသုံးခုကို အဆိုပြုထားသည်- အဆင့်တစ်ဆင့်တုံ့ပြန်မှု၊ အဆင့်နှစ်ဆင့်တုံ့ပြန်မှုနှင့် သတ္တုလျှော့ချရေးတုံ့ပြန်မှုယန္တရား။
Equation (2) တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း Ingram မှ ပထမအဆင့် တုံ့ပြန်မှုယန္တရားအား အဆိုပြုခဲ့သည်။
CO3 2-+ 4E – → C+3O2- (2)
Equation (3-4) တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း Borucka et al. မှ နှစ်ဆင့်တုံ့ပြန်မှုယန္တရားအား အဆိုပြုခဲ့သည်။
CO3 2-+ 2E – → CO2 2-+O2- (3)
CO2 2-+ 2E – → C+2O2- (4)
သတ္တုလျှော့ချတုံ့ပြန်မှု၏ယန္တရားကို Deanhardt et al မှအဆိုပြုခဲ့သည်။သတ္တုအိုင်းယွန်းများကို သတ္တုအိုင်းယွန်းအဖြစ် ပထမဦးစွာ cathode တွင် သတ္တုအဖြစ်သို့ လျှော့ချခဲ့သည်ဟု ယုံကြည်ကြပြီး၊ ထို့နောက် သတ္တုကို ကာဗွန်နိတ်အိုင်းယွန်းအဖြစ် ညီမျှခြင်း (5 ~ 6) တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း၊
M- + E – → M (5)
4 m + M2CO3 – > C + 3 m2o (6)
လက်ရှိတွင်၊ အဆင့်တစ်ဆင့်တုံ့ပြန်မှု ယန္တရားသည် ရှိရင်းစွဲစာပေများတွင် ယေဘူယျအားဖြင့် လက်ခံထားသည်။
Yin et al ။Li-Na-K ကာဗွန်နိတ်စနစ်ကို နီကယ်အဖြစ် cathode၊ tin dioxide အဖြစ် anode အဖြစ် tin dioxide နှင့် silver wire များကို ရည်ညွှန်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ် လေ့လာခဲ့ပြီး ပုံ 2 တွင် cyclic voltammetry test ပုံ (nickel cathode) တွင် scanning rate 100 mV/s) ကို တွေ့ရှိခဲ့ပါသည်။ အနုတ်လက္ခဏာစကင်န်ဖတ်ခြင်းတွင် လျှော့ချရေးအထွတ်အထိပ်တစ်ခု (-2.0V) သာရှိခဲ့သည်။
ထို့ကြောင့်၊ ကာဗွန်နိတ်ဓာတ် လျှော့ချရေးတွင် တုံ့ပြန်မှုတစ်ခုသာ ဖြစ်ပေါ်ခဲ့သည်ဟု ကောက်ချက်ချနိုင်သည်။
Gao et al ။တူညီသော ကာဗွန်နိတ်စနစ်တွင် တူညီသော cyclic voltammetry ကို ရရှိခဲ့သည်။
Ge et al ။LiCl-Li2CO3 စနစ်တွင် CO2 ကိုဖမ်းယူရန် inert anode နှင့် tungsten cathode ကိုအသုံးပြုပြီး အလားတူပုံများကိုရရှိကာ အနုတ်လက္ခဏာစကင်န်ဖတ်ခြင်းတွင် ကာဗွန်ပြိုကျမှုအထွတ်အထိပ်ကို လျှော့ချလိုက်ရုံသာဖြစ်သည်။
အယ်ကာလိုင်းသတ္တုသွန်းသောဆားစနစ်တွင် အယ်ကာလီသတ္တုများနှင့် ကာဗွန်ကို cathode မှ စုဆောင်းထားချိန်တွင် အယ်လကာလီသတ္တုများနှင့် CO ကို ထုတ်ပေးမည်ဖြစ်သည်။သို့ရာတွင်၊ ကာဗွန်ဒိုင်နနမစ်အခြေအနေများသည် အပူချိန်နိမ့်နိမ့်တွင် နိမ့်သောကြောင့်၊ ကာဗွန်နိတ်သို့ ကာဗွန်လျှော့ချခြင်းကိုသာ စမ်းသပ်ချက်တွင် တွေ့ရှိနိုင်သည်။
2.3 ဂရပ်ဖိုက်ထုတ်ကုန်များကိုပြင်ဆင်ရန်အတွက် သွန်းသောဆားဖြင့် CO2 ဖမ်းယူခြင်း။
ဂရပ်ဖင်းနှင့် ကာဗွန်နာနိုပြွန်များကဲ့သို့သော တန်ဖိုးမြင့်ဂရပ်ဖိုက် nanomaterials များကို စမ်းသပ်မှုအခြေအနေများကို ထိန်းချုပ်ခြင်းဖြင့် သွန်းသောဆားမှ CO2 ၏ electrodeposition ဖြင့် ပြင်ဆင်နိုင်သည်။Hu et al ။CaCl2-NaCl-CaO သွန်းသောဆားစနစ်တွင် cathode အဖြစ် stainless steel ကိုအသုံးပြုပြီး မတူညီသောအပူချိန်တွင် 2.6V အဆက်မပြတ်ဗို့အားအခြေအနေအောက်တွင် 4 နာရီကြာ လျှပ်စစ်ဓာတ်ပြုပါသည်။
သံ၏ဓာတ်ပစ္စည်းများနှင့် ဂရပ်ဖိုက်အလွှာများကြား CO ၏ပေါက်ကွဲထွက်သက်ရောက်မှုကြောင့် ဂရပ်ဖင်းကို cathode ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင်တွေ့ရှိခဲ့သည်။graphene ၏ပြင်ဆင်မှုလုပ်ငန်းစဉ်ကိုပုံ 3 တွင်ပြသထားသည်။
ရုပ်ပုံလွှာ
နောက်ပိုင်းလေ့လာမှုများက CaCl2-NaClCaO သွန်းသောဆားစနစ်အပေါ်အခြေခံ၍ Li2SO4 ကိုထည့်သွင်းခဲ့ပြီး electrolysis temperature သည် 625 ℃ဖြစ်ပြီး electrolysis ၏ 4 နာရီအကြာတွင် graphene နှင့် carbon nanotubes များ၏ cathodic deposition တွင် တစ်ချိန်တည်းတွင်ပင် graphene နှင့် carbon nanotubes များကိုတွေ့ရှိခဲ့ပြီး Li+ နှင့် SO4 2 တို့ကို လေ့လာတွေ့ရှိခဲ့သည်။ - graphitization အပေါ်အပြုသဘောဆောင်သောအကျိုးသက်ရောက်မှုဆောင်ကြဉ်းရန်။
ဆာလဖာကိုလည်း ကာဗွန်ကိုယ်ထည်တွင် အောင်မြင်စွာ ပေါင်းစပ်ထားပြီး၊ အလွန်ပါးလွှာသော ဂရပ်ဖိုက်အလွှာများနှင့် အမျှင်ဓာတ်ရှိသော ကာဗွန်များကို လျှပ်စစ်ဓာတ်အခြေအနေများကို ထိန်းချုပ်ခြင်းဖြင့် ရရှိနိုင်သည်။
graphene ဖွဲ့စည်းမှုအတွက် electrolytic အပူချိန်မြင့်မားခြင်းနှင့်နိမ့်ခြင်းကဲ့သို့သောပစ္စည်းသည်အရေးကြီးသည်၊ အပူချိန် 800 ℃ထက်မြင့်သောအခါတွင်ကာဗွန်အစား CO ကိုထုတ်လုပ်ရန်ပိုမိုလွယ်ကူသည်၊ 950 ℃ထက်မြင့်သောအခါတွင်ကာဗွန်ထုတ်လွှတ်မှုမရှိသလောက်ဖြစ်သောကြောင့်အပူချိန်ထိန်းချုပ်မှုသည်အလွန်အရေးကြီးသည်။ graphene နှင့် ကာဗွန်နာနိုပြွန်များကို ထုတ်လုပ်ရန်နှင့် လိုအပ်သော ကာဗွန်စုဆောင်းမှုတုံ့ပြန်မှု CO တုံ့ပြန်မှု ပြန်လည်ထူထောင်ရန် cathode သည် တည်ငြိမ်သော graphene ကိုထုတ်လုပ်ကြောင်းသေချာစေရန်။
ဤလုပ်ငန်းများသည် ဖန်လုံအိမ်ဓာတ်ငွေ့ဖြေရှင်းချက်နှင့် ဂရပ်ဖင်းပြင်ဆင်မှုတို့အတွက် အလွန်အရေးပါသော CO2 ဖြင့် နာနိုဂရပ်ဖိုက် ထုတ်ကုန်များ ပြင်ဆင်မှုအတွက် နည်းလမ်းအသစ်ကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။
3. အကျဉ်းချုပ်နှင့် Outlook
စွမ်းအင်စက်မှုလုပ်ငန်းအသစ်၏ လျင်မြန်စွာ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လာသည်နှင့်အမျှ၊ သဘာဝဂရပ်ဖိုက်သည် လက်ရှိဝယ်လိုအားကို ဖြည့်ဆည်းမပေးနိုင်သေးဘဲ၊ ဂရပ်ဖိုက်တုသည် သဘာဝဂရပ်ဖိုက်ထက် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာနှင့် ဓာတုဂုဏ်သတ္တိများ ပိုကောင်းသောကြောင့် စျေးသက်သက်သာသာ၊ ထိရောက်ပြီး သဘာဝပတ်ဝန်းကျင်နှင့် သဟဇာတဖြစ်မည့် ဂရပ်ဖစ်သည် ရေရှည်ရည်မှန်းချက်တစ်ခုဖြစ်သည်။
လျှပ်စစ်ဓာတုဗေဒနည်းလမ်းများဖြင့် အစိုင်အခဲနှင့် ဓာတ်ငွေ့ကုန်ကြမ်းများတွင် graphitization ကို cathodic polarization နှင့် electrochemical deposition နည်းလမ်းဖြင့် graphitization ၏ သမားရိုးကျနည်းဖြင့် graphitization နည်းလမ်းဖြင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ထိရောက်မှုပိုမိုမြင့်မားပြီး စွမ်းအင်သုံးစွဲမှု နည်းပါးပါသည်။ စိမ်းလန်းသော သဘာဝပတ်ဝန်းကျင် ကာကွယ်ရေး၊ သေးငယ်သော ရွေးချယ်ပစ္စည်းများဖြင့် တစ်ချိန်တည်းတွင်၊ မတူညီသော electrolysis အခြေအနေများနှင့်အညီ ဂရပ်ဖိုက်ဖွဲ့စည်းပုံ၏ မတူညီသော morphology တွင် ပြင်ဆင်နိုင်သည်၊
၎င်းသည် amorphous ကာဗွန်နှင့် ဖန်လုံအိမ်ဓာတ်ငွေ့ အမျိုးအစားအားလုံးကို အဖိုးတန် နာနိုဖွဲ့စည်းပုံ ဂရပ်ဖိုက်ပစ္စည်းများအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲနိုင်ရန် ထိရောက်သောနည်းလမ်းကို ပေးစွမ်းပြီး ကောင်းမွန်သောအသုံးချမှုအလားအလာရှိသည်။
လက်ရှိတွင် ဤနည်းပညာသည် နို့စို့အရွယ်သို့ ရောက်ရှိနေပြီဖြစ်သည်။လျှပ်စစ်ဓာတုနည်းဖြင့် graphitization ဆိုင်ရာ လေ့လာမှုအနည်းငယ်သာရှိပြီး မသိနိုင်သော လုပ်ငန်းစဉ်များစွာ ရှိပါသေးသည်။ထို့ကြောင့်၊ ကုန်ကြမ်းများမှအစပြု၍ အမျိုးမျိုးသော amorphous ကာဗွန်များအကြောင်း ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်နှင့် စနစ်တကျလေ့လာမှုပြုလုပ်ရန် လိုအပ်ပြီး တစ်ချိန်တည်းတွင် ဂရပ်ဖိုက်သို့ပြောင်းလဲခြင်း၏ အပူချိန်နှင့် ဒိုင်နမစ်များကို ပိုမိုနက်ရှိုင်းသောအဆင့်တွင် စူးစမ်းလေ့လာရန် လိုအပ်ပါသည်။
၎င်းတို့သည် ဂရပ်ဖိုက်လုပ်ငန်း၏ အနာဂတ်ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုအတွက် အလွန်အရေးပါသောအချက်များဖြစ်သည်။
စာတင်ချိန်- မေလ ၁၀-၂၀၂၁