Kua wehea te kawhata ki te kauwhata hangahanga me te kauwhata maori, nga rahui o te ao mo te kauwhata maori mo te 2 piriona taranata.
Ka whiwhihia te graphite artificial ma te whakamaaramatanga me te whakamahana wera o nga rawa waro i raro i te pehanga noa. Ko tenei huringa e hiahia ana kia nui te pāmahana me te kaha hei taraiwa, a ka huri te hanganga rawe hei hanga karaihe graphite.
Ko te graphitization i roto i te tikanga whanui o te rauemi waro i runga ake i te 2000 ℃ teitei te pāmahana maimoatanga wera te whakatikatika i nga ngota waro, engari ko etahi rauemi waro i te teitei teitei i runga ake i te 3000 ℃ graphitization, ko tenei momo rauemi waro i mohiotia ko te "wao uaua", mo nga rauemi waro ngawari, ko te tikanga graphitization tuku iho ko te pāmahana teitei me te tikanga pehanga teitei, te graphitization catalytic, te tikanga whakaheke matū matū, etc.
He huarahi whai hua te mahi graphitization mo te whakamahi uara nui o nga rawa waro. Whai muri i nga rangahau hohonu me te hohonu a nga tohunga, kua tino pakeke inaianei. Heoi ano, ko etahi o nga mea kino e whakatiki ana i te whakamahinga o te kauwhata tuku iho i roto i nga umanga, na reira he ahua kore e taea te tuhura i nga tikanga whakairoiro hou.
Ko te tikanga hiko tote rewa mai i te rautau 19 neke atu i te rau tau o te whakawhanaketanga, ko tona ariā taketake me nga tikanga hou he auaha tonu me te whakawhanaketanga, inaianei kua kore e herea ki te umanga whakarewa tuku iho, i te timatanga o te rautau 21, te whakarewa i roto Ko te punaha tote rewa te tote waikura whakaheke hiko te whakarite i nga konganuku huānga kua noho te arotahi ki te kaha ake,
Ina tata nei, he tikanga hou mo te whakarite rauemi kauwhata ma te hiko tote rewa kua aro nui.
Na roto i te polarization cathodic me te electrodeposition, ka huri nga momo momo waro raw rawa hei rauemi nano-graphite me te uara taapiri nui. Ka whakatauritea ki te hangarau whakairoiro tuku iho, ko te tikanga kauwhata hou he painga o te iti iho o te pāmahana kauwhata me te ahua o te ahua.
Ka arotakehia e te pepa nei te ahunga whakamua o te whakakauwhata ma te tikanga hiko, te whakauru i tenei hangarau hou, te tātari i ona painga me ona huakore, me te titiro ki te ahua whanaketanga a meake nei.
Tuatahi, whakarewa tote electrolytic cathode tikanga polarization
1.1 te rauemi mata
I tenei wa, ko nga mea matua o te graphite artificial ko te ngira coke me te pitch coke o te tohu graphitization teitei, ara na te toenga hinu me te tar waro hei rauemi mata hei whakaputa i nga rauemi waro-kounga teitei, he iti te porosity, he whanariki iti, he pungarehu iti. ihirangi me nga painga o te graphitization, i muri i tana takahanga ki te graphite he pai te atete ki te paanga, te kaha miihini teitei, te iti o te aukati,
Heoi, ko te iti o nga rahui hinu me te rerekee o nga utu hinu kua aukati i tana whanaketanga, na reira ko te rapu rauemi mata hou he raru tere hei whakatika.
He herenga nga tikanga o te kauwhata tuku iho, a he rereke nga tikanga o te kauwhata e whakamahi ana i nga rauemi mata rereke. Mo te waro kore-kauwhata, karekau e taea e nga tikanga tuku iho te whakaahua, i te mea ka pakaru te tauira matū hiko o te hiko tote rewa i roto i te herenga o nga rawa mata, a he pai mo te tata ki nga rawa waro tuku iho.
Ko nga taonga waro tawhito ko te waro pango, te waro whakahohe, te waro, me etahi atu, ko te waro te mea tino pai. Ko te waituhi-wao ka tango i te waro hei mua, ka rite ki nga hua kauwhata i te pāmahana teitei i muri i te maimoatanga o mua.
Ina tata nei, ka whakaarohia e tenei pepa he tikanga matū hiko hou, penei i a Peng, na te tote rewa electrolysis e kore e taea te graphitized waro pango ki te crystallinity teitei o te kauwhata, te electrolysis o nga tauira graphite kei roto i te petal te hanga graphite nanometer maramara, he teitei te waahanga mata motuhake, i te wa e whakamahia ana mo te cathode pākahiko lithium he pai ake te mahi hiko i te kauwhata maori.
Zhu et al. hoatu te waro iti-kounga iti ki roto i te punaha tote rewa CaCl2 mo te hikohiko i te 950 ℃, ka pai te huri i te waro-kounga iti ki te kauwhata me te tioata teitei, he pai te reiti mahi me te roa o te huringa ora ina whakamahia hei anode o te pākahiko katote lithium. .
E whakaatu ana te whakamatautau ka taea te huri i nga momo momo waro tuku iho ki te kauwhata ma te hiko tote rewa, e whakatuwhera ana i te huarahi hou mo te kauwhata waihanga a meake nei.
1.2 te tikanga o
Ko te tikanga tote electrolysis rewa ka whakamahi i nga rawa waro hei cathode ka huri hei kauwhata me te tioata teitei ma te whakamaaramatanga cathodic. I tenei wa, ko nga tuhinga o naianei e korero ana mo te tango i te hāora me te whakarereketanga tawhiti o nga ngota waro i roto i te huringa huringa o te polarization cathodic.
Ko te noho o te hāora i roto i nga rauemi waro ka aukati i te kauwhata. I roto i te tukanga graphitization tuku iho, ka āta tangohia te hāora ina teitei ake te pāmahana i te 1600K. Heoi, he tino watea ki te whakaheke i te waiora ma te polarization cathodic.
Ko Peng, me era atu i roto i nga whakamatautau mo te wa tuatahi ka tukuna te tote tote electrolysis cathodic polarization tikanga, ara ko te graphitization te nuinga o te waahi ki te tiimata me noho ki roto i nga waro moroiti waro / atanga hiko, te hanga moroiti waro tuatahi huri noa i te diameter rite tonu. anga kauwhata, katahi ka kore rawa e mau nga ngota waro waro hauwai ka horapa atu ki te tawerewere kauwhata o waho, tae noa ki te kauwhata katoa,
Ko te tukanga graphitization e haere tahi ana me te tango i te hāora, ka whakapumautia ano e nga whakamatautau.
Jin et al. i whakamatauria ano tenei tirohanga ma nga whakamatautau. Whai muri i te warohanga o te hukahuka, ka mahia te whakairoiro (17% te ihirangi hāora). Whai muri i te kauwhata, ka hangaia e nga poro waro totoka taketake (Whakaahua 1a me te 1c) he anga maiangi i titoa mai i nga pepa nano kauwhata (Whakaahua 1b me te 1d).
Ma te hikohiko o nga muka waro (16% hāora), ka taea te huri i nga muka waro ki nga ngongo kauwhata i muri i te whakamaaramatanga i runga i te tikanga hurihanga i whakaarohia i roto i nga tuhinga.
Whakapono e, ko te neke tawhiti tawhiti i raro i cathodic polarization o ngota waro te graphite karaihe tiketike ki te waro amorphous rearrange me tukatuka, graphite waihanga graphite ahurei puapua hanga nanostructures hua i ngota hāora i, engari te motuhake me pehea ki te whakaawe graphite nanometer hanganga e kore e marama. pērā i te hāora mai i te kōhiwi waro i muri i te pehea i te tauhohenga cathode, aha atu,
I tenei wa, kei te timata tonu te rangahau mo te tikanga, me rangahau ano.
1.3 Te ahua o te ahua o te kauwhata waihanga
Ka whakamahia te SEM ki te mataki i te ahua o te mata moroiti o te graphite, ka whakamahia te TEM ki te mataki i te hangahanga o te iti iho i te 0.2 μm, XRD me Raman spectroscopy te tikanga tino whakamahia hei tohu i te hangahanga moroiti o te kauwhata, ka whakamahia te XRD hei tohu i te karaihe. Ko nga korero mo te kauwhata, me te whakamaaramatanga Raman hei tohu i nga koha me te raupapa tohu o te kauwhata.
He maha nga pores i roto i te graphite i whakaritea e te cathode polarization o te hiko tote rewa. Mo nga rauemi mata rereke, penei i te electrolysis pango waro, ka whiwhi nga hanganga nano porous rite te puapua. Ka mahia te tātari hihinga XRD me Raman ki te waro pango i muri i te hikohiko.
I te 827 ℃, i muri i te maimoatanga ki te ngaohiko 2.6V mo te 1h, he rite tonu te ahua o te ahua o te ahua o te waro pango pango ki to te kauwhata arumoni. Whai muri i te whakamaaramatanga o te waro pango ki nga pāmahana rereke, ka inehia te tihi o te kauwhata koi (002). Ko te tihi wehewehenga (002) e tohu ana i te tohu o te takotoranga o te paparanga waro kakara i roto i te kauwhata.
Ko te koi o te papanga waro, ka nui ake te aro.
I whakamahia e Zhu te waro iti kua purea hei cathode i roto i te whakamatautau, a ko te hangahanga moroiti o te hua graphitized i hurihia mai i te kowhatu ki te hanganga kauwhata nui, a ka kitea ano te paparanga kauwhata kikii i raro i te karu hiko hiko tuku tere.
I Raman spectra, me te huringa o nga tikanga whakamatautau, ka huri ano te uara ID/Ig. I te 950 ℃ te pāmahana electrolytic, ko te wa hiko ko te 6h, a ko te ngaohiko hiko he 2.6V, ko te iti rawa o te ID / Ig ko te 0.3, ko te D peak he iti ake i te G peak. I te wa ano, ko te ahua o te tihi 2D e tohu ana i te hanganga o te hanganga graphite tino whakahau.
Ko te koi (002) te tihi wehewehenga i roto i te ahua XRD e whakau ana hoki i te huringa angitu o te waro iti ki roto i te kauwhata me te tioata teitei.
I roto i te tukanga graphitization, ko te pikinga o te pāmahana me te ngaohiko ka whai waahi whakatairanga, engari ko te ngaohiko tiketike rawa ka whakaiti i te hua o te kauwhata, me te nui rawa o te pāmahana, te roa rawa ranei o te wa graphitization ka arahi ki te ururua o nga rauemi, na mo nga momo waro rereke. , he mea tino nui ki te tuhura i nga tikanga electrolytic tino tika, ko te arotahi me te uaua.
He pai rawa atu nga ahuatanga matū hiko o tenei hangahanga tawerewere rite raupua. Ko te maha o nga pores ka taea te whakauru tere / whakakore i nga katote, te whakarato i nga rauemi cathode kounga teitei mo nga pākahiko, me etahi atu.
Tikanga tote electrodeposition whakarewa
2.1 Te tukunga hiko o te hauhā
I te mea ko te haurehu kati kōtuhi tino nui, ko te CO2 he rauemi kore-paitini, he kino, he utu iti me te ngawari ki te waatea. Heoi, ko te waro i roto i te CO2 kei roto i te ahua o te waikura teitei, no reira he nui te pumau o te thermodynamic CO2, he uaua ki te whakamahi ano.
Ko te rangahau tuatahi mo te CO2 electrodeposition ka taea te hoki mai ki nga tau 1960. Ingram et al. pai te whakarite waro i runga i te hiko koura i roto i te punaha tote whakarewa o Li2CO3-Na2CO3-K2CO3.
Van et al. I tohuhia he rereke nga hanganga o nga paura waro i riro mai i nga pumanawa whakaheke rereke, tae atu ki te kauwhata, te waro amorphous me te waro nanofibers.
Na roto i te tote whakarewa ki te hopu CO2 me te tikanga whakarite mo te angitu rauemi waro, i muri i te wa roa o nga tohunga rangahau kua aro ki te hangahanga waro waro me te paanga o nga tikanga electrolysis i runga i te hua whakamutunga, kei roto ko te pāmahana electrolytic, ngaohiko hiko me te hanganga o te tote whakarewa me nga electrodes, me etahi atu, ko te whakarite o te mahi nui o nga rawa graphite mo te electrodeposition o CO2 kua whakatakoto he turanga pakari.
Ma te whakarereke i te electrolyte me te whakamahi i te punaha tote whakarewa-a-CaCl2 me te kaha ake o te hopu CO2, Hu et al. i pai te whakarite i te graphene me te tohu graphitization teitei ake me te waro nanopubes me etahi atu hanganga nanographite ma te ako i nga tikanga hiko penei i te pāmahana hiko, te hanganga hiko me te hanganga tote whakarewa.
Ka whakatauritea ki te punaha warowaiha, he pai nga painga o te CaCl2 o te iti me te ngawari ki te whiwhi, te kawe teitei, te ngawari ki te memeha i roto i te wai, me te teitei ake o te whakarewatanga o nga katote hāora, e whakarato ana i nga tikanga ariā mo te hurihanga o te CO2 ki nga hua graphite me te uara taapiri nui.
2.2 Tikanga Huringa
Ko te whakareri i nga rawa waro-nui-nui ma te electrodeposition o te CO2 mai i te tote whakarewa ko te nuinga kei roto i te hopu CO2 me te whakaheke autaki. Ko te hopu CO2 ka oti ma te O2- kore utu i roto i te tote whakarewa, penei i te Wharite (1):
CO2+O2-→CO3 2- (1)
I tenei wa, e toru nga tikanga tauhohenga whakaheke autaki kua whakaarohia: kotahi-taahiraa tauhohenga, rua-taahiraa tauhohenga me te tikanga whakaheke whakarewa.
Ko te tikanga tauhohenga kotahi-taahiraa i whakaarohia tuatahitia e Ingram, penei i te Wharite (2) :
CO3 2-+ 4E – →C+3O2- (2)
Ko te tikanga tauhohenga e rua-taahiraa na Borucka et al., e whakaatuhia ana i te Wharite (3-4):
CO3 2-+ 2E – →CO2 2-+O2- (3)
CO2 2-+ 2E – →C+2O2- (4)
Ko te tikanga o te tauhohenga whakaheke whakarewa i whakaarohia e Deanhardt et al. I whakapono ratou ko nga katote whakarewa i te tuatahi ka whakahekehia ki te whakarewa i roto i te cathode, katahi ka whakahekehia te whakarewa ki nga katote warowaiha, penei i te Whakaaturanga (5~6):
M- + E – →M (5)
4 m + M2CO3 – > C + 3 m2o (6)
I tenei wa, ka whakaaetia te tikanga tauhohenga kotahi-taahiraa i roto i nga tuhinga o naianei.
Yin et al. i akohia te punaha warowaikawa Li-Na-K me te nickel hei cathode, te tine hauwai hei anode me te waea hiriwa hei hiko tohutoro, ka whiwhi i te ahua whakamatautau voltammetry hurihanga i te Whakaahua 2 (te tere matawai o te 100 mV/s) i te nickel cathode, ka kitea kotahi anake te tihi whakaheke (i te -2.0V) i roto i te matawai kino.
No reira, ka taea te whakatau he kotahi anake te tauhohenga i puta i te wa o te whakahekenga o te warowaiha.
Gao et al. i whiwhi i te ahua o te voltammetry huri noa i roto i te punaha warokawa ano.
Ge et al. I whakamahia te anode me te katote tungsten ki te hopu CO2 i roto i te punaha LiCl-Li2CO3 me te whiwhi whakaahua rite, a he iti noa te hekenga o te waro i puta i te matawai kino.
I roto i te punaha tote whakarewa kawakore, ka puta nga konganuku alkali me te CO i te wa e tuku ana te waro e te cathode. Heoi, na te mea he iti ake nga tikanga whakamaarama o te tauhohenga waro waro i te iti ake o te pāmahana, ko te whakahekenga o te waro waro ki te waro ka kitea i roto i te whakamatautau.
2.3 Ka hopuhia te CO2 ma te tote whakarewa hei whakarite i nga hua graphite
Ka taea te whakarite i nga taonga nano graphite-nui-nui penei i te graphene me te ngongo waro ma te electrodeposition o CO2 mai i te tote whakarewa ma te whakahaere i nga tikanga whakamatautau. Hu et al. i whakamahia he kowiri tira hei cathode i roto i te punaha tote whakarewa CaCl2-NaCl-CaO me te electrolyzed mo te 4h i raro i te ahua o te 2.6V ngaohiko tonu i nga pāmahana rereke.
He mihi ki te whakamaarama o te rino me te paopao o te CO i waenga i nga paparanga kauwhata, i kitea te graphene i te mata o te cathode. Ko te tukanga whakarite o te graphene e whakaatuhia ana i te Whakaahua 3.
Ko te pikitia
Ko nga rangahau o muri mai ka taapirihia a Li2SO4 i runga i te punaha tote rewa CaCl2-NaClCaO, ko te pāmahana electrolysis ko 625 ℃, i muri i te 4h o te electrolysis, i te wa ano i roto i te waipara cathodic o te waro i kitea te graphene me te waro nanotubes, i kitea e te rangahau ko Li + me SO4 2 - ki te kawe i te painga pai ki te graphitization.
He pai hoki te whakauru o te whanariki ki roto i te tinana waro, a ka taea te whiwhi pepa kauwhata ultra-aniangi me te waro kawa ma te whakahaere i nga tikanga hiko.
Ko nga mea penei i te pāmahana hiko o te teitei me te iti mo te hanganga o te graphene he mea tino nui, ina he maamaa ake te pāmahana ki runga ake i te 800 ℃ ki te whakaputa CO hei utu mo te waro, karekau he waro waro ina teitei ake i te 950 ℃, no reira he mea tino nui te mana o te pāmahana. ki te whakaputa graphene me te waro nanotubes, me te whakahoki i te hiahia waro waipohe tauhohenga tauhohenga CO tauhohenga ki te whakarite i te cathode ki te whakaputa graphene pūmau.
Ko enei mahi he tikanga hou mo te whakarite i nga hua nano-graphite na CO2, he mea tino nui mo te otinga o nga hau kati me te whakarite i te graphene.
3. Whakarāpopoto me te Tirohanga
Na te tere o te whakawhanaketanga o te umanga hiko hou, kaore i taea e te graphite taiao te whakatutuki i nga hiahia o naianei, a he pai ake te ahua o te kauwhata a-ringa me te matū i te kauwhata maori, no reira ko te utu iti, te pai me te pai o te graphitization he whainga mo te wa roa.
Ko nga tikanga hiko te graphitization i roto i nga rauemi mata totoka me te hau me te tikanga o te polarization cathodic me te waipara hiko i puta angitu i roto i nga rauemi graphite me te uara taapiri nui, ka whakaritea ki te tikanga tuku iho o te graphitization, ko te tikanga hiko he pai ake te pai, he iti ake te whakapau kaha, tiaki taiao matomato, mo te iti iti e te rauemi whiriwhiri i te wa ano, kia rite ki nga tikanga electrolysis rerekē e taea te rite i te morphology rerekē o te hanganga graphite,
He huarahi whai hua mo nga momo waro amorphous me nga hau kati kati kia huri hei rauemi graphite hanga-nano tino nui, me te pai o te tono.
I tenei wa, ko tenei hangarau kei roto i tona wa iti. He iti noa nga rangahau mo te kauwhata ma te tikanga matū hiko, a he maha tonu nga tikanga kaore e mohiotia. No reira, me timata mai i nga rauemi mata me te whakahaere i tetahi rangahau matawhānui me te nahanaha mo nga momo waro amorphous, me te wa ano ki te tirotiro i te whakamaaramatanga me te hihiri o te huringa kauwhata i roto i te taumata hohonu.
He hiranga nui enei mo te whanaketanga o te ahumahi kauwhata a meake nei.
Wā tuku: Mei-10-2021