Graphite e arotsoe ka graphite ea maiketsetso le graphite ea tlhaho, sebaka se netefalitsoeng sa lefats'e sa graphite ea tlhaho ka lithane tse ka bang limilione tse likete tse peli.
Graphite ea maiketsetso e fumanoa ka ho bola le ho phekola mocheso oa thepa e nang le carbon tlas'a khatello e tloaelehileng. Phetoho ena e hloka mocheso o lekaneng le matla e le matla a ho khanna, 'me mohaho o sa tsitsang o tla fetoloa hore e be sebopeho sa kristale ea graphite e laetsoeng.
Graphitization ke ka kutloisiso e pharaletseng ea thepa ea carbonaceous ka holimo ho 2000 ℃ mocheso o phahameng oa phekolo ea mocheso oa carbon atom rearrangement, leha ho le joalo lisebelisoa tse ling tsa carbon ka mocheso o phahameng ka holimo ho 3000 ℃ graphitization, mofuta ona oa thepa ea carbon o ne o tsejoa e le "mashala a thata", bakeng sa lisebelisoa tse bonolo tsa graphitized carbon, mokhoa oa setso oa graphitization o kenyelletsa mocheso o phahameng le mokhoa oa khatello e phahameng, catalytic graphitization, mokhoa oa ho beha mouoane oa lik'hemik'hale, joalo-joalo.
Graphitization ke mokhoa o atlehang oa ho sebelisa boleng bo phahameng ba lisebelisoa tsa carbonaceous. Ka mor'a lipatlisiso tse pharaletseng le tse tebileng tsa litsebi, ha e le hantle e se e hōlile hona joale. Leha ho le joalo, lintlha tse ling tse sa rateheng li fokotsa ts'ebeliso ea graphitization ea setso indastering, kahoo ke mokhoa o ke keng oa qojoa oa ho hlahloba mekhoa e mecha ea graphitization.
Mokhoa o qhibilihisitsoeng oa electrolysis oa letsoai ho tloha lekholong la bo19 la lilemo e ne e le lilemo tse fetang lekholo tsa tsoelo-pele, khopolo ea eona ea motheo le mekhoa e mecha e lula e le ncha le nts'etsopele, hona joale ha e sa lekanyetsoa ho indasteri e tloaelehileng ea metallurgical, qalong ea lekholo la bo21 la lilemo, tšepe ka Sisteme e qhibilihisitsoeng ea letsoai e tiileng ea oxide electrolytic phokotso ea litšepe tsa mantlha e se e tsepamisitse maikutlo ho sebetsa haholoanyane,
Haufinyane tjena, mokhoa o mocha oa ho lokisa thepa ea graphite ka electrolysis e entsoeng ka letsoai e qhibilihisitsoeng e hohetse tlhokomelo e ngata.
Ka mokhoa oa cathodic polarization le electrodeposition, mefuta e 'meli e fapaneng ea lisebelisoa tsa carbon raw e fetoloa lisebelisoa tsa nano-graphite tse nang le boleng bo phahameng bo ekelitsoeng. Ha ho bapisoa le theknoloji ea setso ea graphitization, mokhoa o mocha oa graphitization o na le melemo ea mocheso o tlase oa graphitization le morphology e laoloang.
Pampiri ena e hlahloba tsoelo-pele ea graphitization ka mokhoa oa electrochemical, e hlahisa theknoloji ena e ncha, e sekaseka melemo le mathata a eona, 'me e lebeletse mokhoa oa eona oa tsoelo-pele ea nakong e tlang.
Ntlha ea pele, mokhoa oa polarization oa letsoai oa electrolytic cathode
1.1 thepa e tala
Hajoale, lisebelisoa tse ka sehloohong tsa graphite ea maiketsetso ke nale coke le pitch coke ea degree e phahameng ea graphitization, e leng ka masala a oli le sekontiri sa mashala e le lisebelisoa tse tala ho hlahisa thepa ea boleng bo holimo ea carbon, e nang le porosity e tlase, sebabole se tlase, molora o tlase. litaba le melemo ea graphitization, ka mor'a hore e lokisoe ka graphite e na le khanyetso e ntle ea tšusumetso, matla a phahameng a mochine, ho hanyetsa ho tlaase,
Leha ho le joalo, mehloli e fokolang ea oli le litheko tse feto-fetohang tsa oli li thibetse tsoelo-pele ea eona, kahoo ho batla thepa e ncha e fetohile bothata bo potlakileng bo lokelang ho rarolloa.
Mekhoa ea setso ea graphitization e na le meeli, 'me mekhoa e fapaneng ea graphitization e sebelisa lisebelisoa tse fapaneng tse tala. Bakeng sa k'habone e se nang graphitized, mekhoa ea setso e ke ke ea e etsa ka thata graphitize, ha mokhoa oa electrochemical oa electrolysis ea letsoai e qhibilihisitsoeng o phunyeletsa ho fokotsa lisebelisoa tse tala, 'me o loketse hoo e batlang e le lisebelisoa tsohle tsa khale tsa carbon.
Lisebelisoa tsa khale tsa carbon li kenyelletsa carbon black, activated carbon, mashala, joalo-joalo, tseo mashala a tsona e leng tsona tse tšepisang ka ho fetisisa. Enke e entsoeng ka mashala e nka mashala e le selelekela 'me e lokisetsoa lihlahisoa tsa graphite ka mocheso o phahameng ka mor'a ho phekoloa pele.
Haufinyane tjena, pampiri ena e sisinya mekhoa e mecha ea electrochemical, joalo ka Peng, ka ho qhibiliha ha letsoai la electrolysis ho ke ke ha etsahala hore e be le graphitized carbon black ho crystallinity e phahameng ea graphite, electrolysis ea disampole tsa graphite tse nang le petal shape graphite nanometer chips, e na le sebaka se phahameng se phahameng sa holimo. ha e sebelisoa bakeng sa lithium betri cathode e bontšitse ts'ebetso e ntle haholo ea electrochemical ho feta graphite ea tlhaho.
Zhu et al. beha mashala a boleng bo tlase a ts'oaroang ka har'a sistimi ea letsoai e qhibilihisitsoeng ea CaCl2 bakeng sa electrolysis ho 950 ℃, 'me ka katleho a fetola mashala a boleng bo tlase hore e be graphite e nang le crystallinity e phahameng, e bonts'itseng ts'ebetso e ntle ea sekhahla le bophelo ba nako e telele ha e sebelisoa e le anode ea lithium ion betri. .
Teko e bontša hore hoa khoneha ho fetola mefuta e fapaneng ea lisebelisoa tsa khale tsa carbon hore e be graphite ka ho sebelisa electrolysis ea letsoai e qhibilihisitsoeng, e bulang tsela e ncha bakeng sa graphite ea maiketsetso ea nakong e tlang.
1.2 mokhoa oa
Molten salt electrolysis method o sebelisa carbon material as cathode and convert it to graphite with high crystallinity by through cathodic polarization. Hona joale, lingoliloeng tse teng li bua ka ho tlosoa ha oksijene le ho hlophisoa bocha ha liathomo tsa carbon ka nako e telele ka mokhoa o ka fetohang oa cathodic polarization.
Ho ba teng ha oksijene linthong tsa khabone ho tla sitisa graphitization ho isa bohōleng bo itseng. Ts'ebetsong ea setso ea graphitization, oksijene e tla tlosoa butle ha mocheso o phahame ho feta 1600K. Leha ho le joalo, ho bonolo haholo ho etsa deoxidize ka cathodic polarization.
Peng, joalo-joalo litekong ka lekhetlo la pele li ile tsa hlahisa mochine o qhibilihisitsoeng oa letsoai la electrolysis cathodic polarization, e leng graphitization eo sebaka seo u lokelang ho qala ho se etsa ke ho behoa ka har'a sebopeho se tiileng sa carbon microspheres/electrolyte, sebopeho sa pele sa carbon microsphere ho pota bophara bo tšoanang. khetla ea graphite, 'me ha ho mohla e kileng ea tsitsa liathomo tsa khabone ea anhydrous e namela ho graphite flake e tsitsitseng, ho fihlela e entsoe ka graphite ka botlalo,
Ts'ebetso ea graphitization e tsamaisana le ho tlosoa ha oksijene, e boetse e tiisitsoe ke liteko.
Jin le al. e boetse e paka ntlha ena ea maikutlo ka liteko. Ka mor'a carbonization ea tsoekere, graphitization (17% ea oksijene ea litaba) e ile ea etsoa. Ka mor'a graphitization, ea pele e tiileng carbon spheres (sa feiga. 1a le 1c) theha porous khetla entsoe ka graphite nanosheets (sa feiga. 1b le 1d).
Ka electrolysis ea carbon fibers (16% oksijene), carbon fibers e ka fetoloa li-tubes tsa graphite ka mor'a graphitization ho latela mochine oa phetoho o boletsoeng libukeng.
Ho lumeloa hore, sebaka se selelele motsamao o tlas'a cathodic polarization ea liathomo k'habone phahameng kristale graphite ho amorphous carbon rearrange lokela ho sebetsa, a maiketsetso a graphite mahlaku a ikhethang sebopeho nanostructures rua molemo liathomo tsa oksijene ho tloha, empa e tobileng kamoo ho susumetsa graphite nanometer sebopeho ha e hlakile, joalo ka oksijene e tsoang ho skeleton ea khabone kamora hore na karabelo ea cathode, joalo-joalo.
Hona joale, lipatlisiso tsa mochine li ntse li le boemong ba pele, 'me lipatlisiso tse ling li hlokahala.
1.3 Sebopeho sa morphological sa graphite ea maiketsetso
SEM e sebelisetsoa ho shebella microscopic holim morphology ea graphite, TEM e sebelisetsoa ho shebella morphology ea meralo e ka tlase ho 0.2 μm, XRD le Raman spectroscopy ke mekhoa e sebelisoang ka ho fetisisa ho khetholla microstructure ea graphite, XRD e sebelisetsoa ho khetholla kristale. tlhahisoleseding ea graphite, 'me Raman spectroscopy e sebelisoa ho tšoaea liphoso le tatellano tekanyo ea graphite.
Ho na le li-pores tse ngata ka har'a graphite e lokiselitsoeng ke cathode polarization ea electrolysis e qhibilihisitsoeng ea letsoai. Bakeng sa lisebelisoa tse sa tšoaneng tse tala, tse kang carbon black electrolysis, li-nanostructures tse kang petal li fumanoa. XRD le Raman spectrum analysis li etsoa ka carbon black ka mor'a electrolysis.
Ho 827 ℃, ka mor'a ho phekoloa ka motlakase oa 2.6V bakeng sa 1h, setšoantšo sa Raman spectral sa carbon black se batla se tšoana le sa graphite ea khoebo. Ka mor'a hore carbon black e phekoloe ka lithempereichara tse fapaneng, tlhōrō e bohale ea graphite (002) e lekanngoa. Tlhōrō ea diffraction (002) e emela tekanyo ea chebahalo ea khabone e nkhang hamonate ka graphite.
Ha lesela la carbon le le bohale, le shebile haholoanyane.
Zhu o ile a sebelisa mashala a tlaase a hloekisitsoeng e le cathode tekong, 'me microstructure ea sehlahisoa se entsoeng ka graphite e ile ea fetoloa ho tloha ho granular ho ea ho sebopeho se seholo sa graphite,' me lesela le thata la graphite le ile la boela la hlokomeloa tlas'a sekhahla se phahameng sa phetiso ea maekorosekopo.
Ho Raman spectra, ka phetoho ea maemo a liteko, boleng ba ID / Ig le bona bo fetohile. Ha mocheso oa electrolytic o ne o le 950 ℃, nako ea electrolytic e ne e le 6h, 'me motlakase oa electrolytic e le 2.6V, boleng bo tlaase ka ho fetisisa ba ID / Ig e ne e le 0.3,' me tlhōrō ea D e ne e le tlaase haholo ho feta G tlhōrō. Ka nako e ts'oanang, ponahalo ea tlhōrō ea 2D e ne e boetse e emela ho thehoa ha sebopeho sa graphite se laetsoeng haholo.
Tlhōrō e bohale (002) ea diffraction setšoantšong sa XRD e boetse e tiisa phetoho e atlehileng ea mashala a tlaase ho graphite e nang le crystallinity e phahameng.
Ts'ebetsong ea graphitization, ho eketseha ha mocheso le motlakase ho tla phetha karolo ea ho phahamisa, empa matla a phahameng haholo a tla fokotsa lihlahisoa tsa graphite, 'me mocheso o phahameng haholo kapa nako e telele ea graphitization e tla lebisa ho senyeha ha lisebelisoa, kahoo bakeng sa lisebelisoa tse fapaneng tsa carbon. , Ho bohlokoa ka ho khetheha ho hlahloba maemo a electrolytic a nepahetseng ka ho fetisisa, hape ke ho tsepamisa maikutlo le bothata.
Nanostructure ena e kang petal-like flake e na le thepa e babatsehang ea electrochemical. Palo e kholo ea li-pores e lumella li-ion ho kenngoa ka potlako / ho kenngoa, ho fana ka lisebelisoa tsa boleng bo phahameng ba cathode bakeng sa libeteri, joalo-joalo Ka hona, mokhoa oa electrochemical graphitization ke mokhoa o ka khonehang haholo oa graphitization.
Mokhoa o qhibilihisitsoeng oa electrodeposition
2.1 Electrodeposition ea carbon dioxide
Kaha ke khase ea bohlokoa ka ho fetisisa ea sethopo, CO2 e boetse ke mohloli o se nang chefo, o se nang kotsi, o theko e tlaase le o fumanehang habonolo o ka nchafatsoang. Leha ho le joalo, carbon e CO2 e boemong bo phahameng ka ho fetisisa ba oxidation, kahoo CO2 e na le botsitso bo phahameng ba thermodynamic, e leng se etsang hore ho be thata ho sebelisoa hape.
Patlisiso ea pele ea CO2 electrodeposition e ka saloa morao ho tloha lilemong tsa bo-1960. Ingram le ba bang. ho lokiselitsoe ka katleho k'habone holim'a electrode ea khauta tsamaisong ea letsoai e qhibilihisitsoeng ea Li2CO3-Na2CO3-K2CO3.
Van et al. o bontšitse hore phofshoana ea khabone e fumanoeng ka menyetla e fapaneng ea phokotso e na le meaho e fapaneng, ho kenyeletsoa graphite, amorphous carbon le carbon nanofibers.
Ka letsoai le qhibilihisitsoeng ho hapa CO2 le mokhoa oa ho lokisetsa katleho ea thepa ea carbon, ka mor'a nako e telele ea litsebi tsa lipatlisiso li tsepamisitse maikutlo holim'a mochine oa ho thehoa ha carbon deposition le phello ea maemo a electrolysis sehlahisoa sa ho qetela, se kenyeletsang mocheso oa electrolytic, motlakase oa electrolytic le sebopeho sa letsoai le qhibilihisitsoeng le li-electrode, joalo-joalo, ho lokisoa ha lisebelisoa tse phahameng tsa graphite bakeng sa electrodeposition ea CO2 ho thehile motheo o tiileng.
Ka ho fetola electrolyte le ho sebelisa sesebelisoa sa letsoai se entsoeng ka CaCl2 se nang le bokhoni bo phahameng ba ho tšoara CO2, Hu et al. ho lokiselitsoe ka katleho graphene e nang le tekanyo e phahameng ea graphitization le carbon nanotubes le mekhoa e meng ea nanographite ka ho ithuta maemo a electrolytic a kang mocheso oa electrolysis, sebopeho sa electrode le motsoako oa letsoai le qhibilihisitsoeng.
Ha ho bapisoa le tsamaiso ea carbonate, CaCl2 e na le melemo ea theko e tlaase le e fumanehang habonolo, conductivity e phahameng, e qhibilihang habonolo metsing, le ho qhibiliha ho holimo ha li-ion tsa oksijene, tse fanang ka maemo a khopolo-taba bakeng sa phetoho ea CO2 lihlahisoa tsa graphite tse nang le boleng bo phahameng bo ekelitsoeng.
2.2 Mokhoa oa Phetoho
Ho lokisoa ha lisebelisoa tsa carbon tse nang le boleng bo phahameng ka electrodeposition ea CO2 ho tloha letsoai le qhibilihisitsoeng haholo-holo ho kenyelletsa ho tšoaroa ha CO2 le ho fokotsa ka tsela e sa tobang. Ho nkuoa ha CO2 ho phetheloa ke O2- ka letsoai le qhibilihisitsoeng, joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Equation (1) :
CO2+O2-→CO3 2- (1)
Hona joale, mekhoa e meraro ea ho fokotsa ka tsela e sa tobang e 'nile ea sisinngoa: karabelo ea mohato o le mong, karabelo ea mehato e' meli le mochine oa ho fokotsa tšepe.
Mokhoa oa mohato o le mong o khothalelitsoe ke Ingram, joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Equation (2) :
CO3 2+ 4E – →C+3O2- (2)
Mokhoa oa mehato e 'meli o hlahisitsoe ke Borucka et al., joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Equation (3-4) :
CO3 2-+ 2E – →CO2 2-+O2- (3)
CO2 2-+ 2E – →C+2O2- (4)
Mokhoa oa karabelo ea ho fokotsa tšepe o ile oa hlahisoa ke Deanhardt et al. Ba ne ba lumela hore li-ion tsa tšepe li ne li qala ho fokotsoa hore e be tšepe ka har'a cathode, ebe tšepe e fokotsoa hore e be carbonate ion, joalokaha ho bontšitsoe ho Equation (5~6) :
M- + E – →M (5)
4 m + M2CO3 – > C + 3 m2o (6)
Hona joale, mokhoa o le mong oa ho itšoara ka mokhoa o le mong o amoheloa ka kakaretso libukeng tse teng.
Yin et al. o ithutile Sisteme ea carbonate ea Li-Na-K ka nickel e le cathode, tin dioxide joalo ka anode le terata ea silevera e le electrode ea referense, mme a fumana palo ea tlhahlobo ea cyclic voltammetry setšoantšong sa 2 (sekhahla sa 100 mV/s) ho nickel cathode, mme a fumana. hore ho bile le tlhoro e le 'ngoe feela ea phokotso (ho -2.0V) ho scanning e mpe.
Ka hona, ho ka fihleloa qeto ea hore karabelo e le 'ngoe feela e etsahetse nakong ea ho fokotseha ha carbonate.
Gao et al. o ile a fumana cyclic voltammetry ka mokhoa o tšoanang oa carbonate.
Fumana et al. e sebelisitse anode ea inert le tungsten cathode ho hapa CO2 tsamaisong ea LiCl-Li2CO3 'me ea fumana litšoantšo tse tšoanang,' me ho ile ha hlaha tlhōrō ea phokotso ea carbon deposition ho scanning e mpe.
Sistimi ea letsoai e qhibilihisitsoeng ea tšepe ea alkaline, tšepe ea alkali le CO li tla hlahisoa ha carbon e kenngoa ke cathode. Leha ho le joalo, hobane maemo a thermodynamic a khabone deposition reaction a theohile ka mocheso o tlase, ke phokotso feela ea carbonate ho carbon e ka bonoang tekong.
2.3 CO2 e tšoaroa ka letsoai le qhibilihisitsoeng ho lokisa lihlahisoa tsa graphite
Li-graphite nanomaterials tsa boleng bo phahameng tse kang graphene le carbon nanotubes li ka lokisoa ka electrodeposition ea CO2 ho tsoa letsoai le qhibilihisitsoeng ka ho laola maemo a liteko. Hu et al. e sebelisitse tšepe e sa hloekang e le cathode tsamaisong ea letsoai e qhibilihisitsoeng ea CaCl2-NaCl-CaO le electrolyzed bakeng sa 4h tlas'a boemo ba 2.6V voltage kamehla ka mocheso o fapaneng.
Ka lebaka la catalysis ea tšepe le phello e phatlohileng ea CO pakeng tsa likarolo tsa graphite, graphene e ile ea fumanoa holim'a cathode. Mokhoa oa ho lokisa graphene o bontšoa setšoantšong sa 3.
Setšoantšo
Liphuputso tsa morao-rao li ekelitse Li2SO4 motheong oa CaCl2-NaClCaO e qhibilihisitsoeng letsoai, mocheso oa electrolysis e ne e le 625 ℃, ka mor'a 4h ea electrolysis, ka nako e le 'ngoe ka cathodic deposition ea carbon e fumanoeng graphene le carbon nanotubes, thuto e fumane hore Li + le SO4 2 - ho tlisa phello e ntle ho graphitization.
Sebabole se boetse se kenngoa ka katleho 'meleng oa carbon,' me maqephe a graphite a ultra-thin le carbon filamentous a ka fumanoa ka ho laola maemo a electrolytic.
Lintho tse kang mocheso oa electrolytic o phahameng le o tlase bakeng sa ho thehoa ha graphene ke oa bohlokoa, ha mocheso o phahameng ho feta 800 ℃ o bonolo ho hlahisa CO ho e-na le carbon, hoo e ka bang ha ho na carbon deposition ha e phahame ho feta 950 ℃, kahoo taolo ea mocheso e bohlokoa haholo. ho hlahisa graphene le carbon nanotubes, le ho tsosolosa tlhoko ea carbon deposition reaction CO reaction synergy ho etsa bonnete ba hore cathode e hlahisa graphene e tsitsitseng.
Mesebetsi ena e fana ka mokhoa o mocha oa ho lokisa lihlahisoa tsa nano-graphite ka CO2, e leng ea bohlokoa haholo bakeng sa tharollo ea likhase tse futhumatsang lefatše le ho lokisa graphene.
3. Kakaretso le Pono
Ka tsoelo-pele e potlakileng ea indasteri ea matla a macha, graphite ea tlhaho ha e khone ho finyella tlhokahalo ea hona joale, 'me graphite ea maiketsetso e na le thepa e ntle ea' mele le ea lik'hemik'hale ho feta graphite ea tlhaho, kahoo graphitization e theko e tlaase, e sebetsang hantle le e se nang tikoloho ke sepheo sa nako e telele.
Mekhoa ea electrochemical graphitization ka thepa e tala e tiileng le e nang le khase ka mokhoa oa cathodic polarization le electrochemical deposition e atlehile ho tsoa thepa ea graphite e nang le boleng bo phahameng bo ekelitsoeng, ha e bapisoa le mokhoa oa setso oa graphitization, mokhoa oa electrochemical o sebetsa hantle haholo, tšebeliso e tlase ea matla, ts'ireletso ea tikoloho e tala, bakeng sa tse nyane tse lekantsoeng ke lisebelisoa tse khethiloeng ka nako e le 'ngoe, ho latela maemo a fapaneng a electrolysis e ka lokisoa ka morphology e fapaneng ea sebopeho sa graphite,
E fana ka mokhoa o atlehang oa hore mefuta eohle ea khabone ea amorphous le likhase tse futhumatsang lefatše e fetohe lisebelisoa tsa bohlokoa tsa graphite tse nang le sebopeho sa nano mme e na le tebello e ntle ea ts'ebeliso.
Hona joale, theknoloji ena e sa tsoa qala. Ho na le lithuto tse fokolang tsa graphitization ka mokhoa oa electrochemical, 'me ho ntse ho e-na le mekhoa e mengata e sa tsejoeng. Ka hona, hoa hlokahala ho qala ho tloha lihlahisoa tse tala le ho etsa thuto e pharaletseng le e hlophisitsoeng ka lik'habone tse sa tšoaneng tsa amorphous, 'me ka nako e ts'oanang u hlahlobe thermodynamics le matla a phetoho ea graphite boemong bo tebileng.
Tsena li na le bohlokoa bo hole bakeng sa nts'etsopele ea kamoso ea indasteri ea graphite.
Nako ea poso: May-10-2021