Graphite e arotsoe ka graphite ea maiketsetso le graphite ea tlhaho, e leng mehloli e pakiloeng lefatšeng ea graphite ea tlhaho ka lithane tse ka bang limilione tse likete tse peli.
Graphite ea maiketsetso e fumanoa ka ho bola le ho phekola ka mocheso thepa e nang le khabone tlas'a khatello e tloaelehileng. Phetoho ena e hloka mocheso o lekaneng le matla e le matla a susumetsang, 'me sebopeho se sa tsitsang se tla fetoloa sebopeho sa kristale sa graphite se hlophisitsoeng.
Graphitization ke ka kutloisiso e pharaletseng ea thepa ea carbonaceous ka ho sebelisa liathomo tsa carbon rearrangement tse kaholimo ho 2000 ℃ mocheso o phahameng, leha ho le joalo, thepa e meng ea carbon mochesong o phahameng o kaholimo ho 3000 ℃ graphitization, mofuta ona oa thepa ea carbon o ne o tsejoa e le "mashala a thata", bakeng sa thepa ea carbon e bonolo ea graphitized, mokhoa oa setso oa graphitization o kenyelletsa mocheso o phahameng le mokhoa oa khatello e phahameng, graphitization ea catalytic, mokhoa oa ho beha mouoane oa lik'hemik'hale, jj.
Ho sebelisa graphitization ke mokhoa o atlehang oa tšebeliso e phahameng ea thepa ea carbonaceous. Kamora lipatlisiso tse pharaletseng le tse tebileng tsa litsebi, e se e hōlile joale. Leha ho le joalo, mabaka a mang a sa thabiseng a fokotsa ts'ebeliso ea graphitization ea setso indastering, kahoo ke mokhoa o ke keng oa qojoa ho hlahloba mekhoa e mecha ea graphitization.
Mokhoa oa electrolysis ea letsoai le qhibilihisitsoeng ho tloha lekholong la bo19 la lilemo e bile lilemo tse fetang lekholo tsa nts'etsopele, khopolo-taba ea eona ea mantlha le mekhoa e mecha e lula e le boqapi le nts'etsopele, hona joale ha e sa lekanyetsoa indastering ea setso ea metallurgical, qalong ea lekholo la bo21 la lilemo, ho lokisoa ha tšepe tsamaisong ea letsoai le qhibilihisitsoeng ka electrolytic oxide e tiileng ea ho fokotsa litšepe tsa elemental ho fetohile sepheo se seholo ka ho sebetsa haholoanyane,
Morao tjena, mokhoa o mocha oa ho lokisa thepa ea graphite ka electrolysis ea letsoai le qhibilihisitsoeng o hohetse tlhokomelo e kholo.
Ka ho sebelisa polarization ea cathodic le electrodeposition, mefuta e 'meli e fapaneng ea thepa e tala ea carbon e fetoloa thepa ea nano-graphite e nang le boleng bo phahameng bo ekelitsoeng. Ha e bapisoa le theknoloji ea setso ea graphitization, mokhoa o mocha oa graphitization o na le melemo ea mocheso o tlase oa graphitization le sebopeho se ka laoloang.
Pampiri ena e hlahloba tsoelo-pele ea graphitization ka mokhoa oa electrochemical, e hlahisa theknoloji ena e ncha, e sekaseka melemo le mefokolo ea eona, 'me e lebella mokhoa oa eona oa nts'etsopele ea nako e tlang.
Taba ea pele, mokhoa oa ho arola cathode ka letsoai le qhibilihisitsoeng ka electrolytic
1.1 thepa e tala
Hona joale, thepa e ka sehloohong e tala ea graphite ea maiketsetso ke nale coke le pitch coke ea tekanyo e phahameng ea graphitization, e leng ka masala a oli le sekontiri sa mashala e le thepa e tala ho hlahisa thepa ea boleng bo holimo ea carbon, e nang le porosity e tlase, sebabole se tlase, molora o tlase le melemo ea graphitization, kamora ho e lokisa hore e be graphite e na le khanyetso e ntle khahlanong le tšusumetso, matla a phahameng a mechini, resistivity e tlase,
Leha ho le jwalo, polokelo e fokolang ya oli le ditheko tse feto-fetohang tsa oli di thibetse ntshetsopele ya yona, kahoo ho batla thepa e ntjha e tala e se e le bothata bo potlakileng bo lokelang ho rarollwa.
Mekhoa ea setso ea ho etsa graphitization e na le meeli, 'me mekhoa e fapaneng ea ho etsa graphitization e sebelisa thepa e fapaneng e tala. Bakeng sa khabone e sa kengoang graphitized, mekhoa ea setso e thatafalloa ho e etsa graphitization, ha mokhoa oa electrochemical oa electrolysis ea letsoai le qhibilihisitsoeng o phunyeletsa moeli oa thepa e tala, 'me o loketse hoo e ka bang thepa eohle ea setso ea khabone.
Lisebelisoa tsa khabone tsa setso li kenyelletsa carbon black, carbon e sebetsang, mashala, jj., tseo har'a tsona mashala e leng a tšepisang ka ho fetisisa. Enke e thehiloeng mashaleng e nka mashala e le selelekela 'me e lokisoa ho ba lihlahisoa tsa graphite mochesong o phahameng kamora kalafo ea pele.
Haufinyane tjena, pampiri ena e sisinya mekhoa e mecha ea electrochemical, joalo ka Peng, ka electrolysis ea letsoai le qhibilihisitsoeng ho ka etsahala hore graphitized carbon black e be kristale e phahameng ea graphite, electrolysis ea disampole tsa graphite tse nang le li-chips tsa nanometer tsa graphite tse nang le sebopeho sa petal, e na le sebaka se phahameng se ikhethileng sa bokaholimo, ha e sebelisoa bakeng sa cathode ea betri ea lithium e bontšitse ts'ebetso e ntle ea electrochemical ho feta graphite ea tlhaho.
Zhu le ba bang ba kentse mashala a boleng bo tlase a phekotsoeng a hloekisitsoeng tsamaisong ea letsoai le qhibilihisitsoeng la CaCl2 bakeng sa electrolysis ho 950 ℃, 'me ba atlehile ho fetola mashala a boleng bo tlase hore e be graphite e nang le kristale e phahameng, e bontšitseng ts'ebetso e ntle ea sekhahla le bophelo ba potoloho e telele ha e sebelisoa e le anode ea betri ea lithium ion.
Teko e bonts'a hore hoa khoneha ho fetola mefuta e fapaneng ea thepa ea khabone ea setso hore e be graphite ka ho sebelisa electrolysis ea letsoai le qhibilihisitsoeng, e leng se bulang tsela e ncha bakeng sa graphite ea maiketsetso ea nakong e tlang.
1.2 mokhoa oa ho
Mokhoa oa electrolysis ea letsoai le qhibilihisitsoeng o sebelisa thepa ea khabone e le cathode 'me o e fetola graphite e nang le kristale e phahameng ka ho sebelisa polarization ea cathodic. Hona joale, lingoliloeng tse teng li bua ka ho tlosoa ha oksijene le ho hlophisoa bocha ha liathomo tsa khabone sebakeng se selelele ts'ebetsong ea phetoho e ka bang teng ea polarization ea cathodic.
Boteng ba oksijene ka har'a thepa ea khabone bo tla sitisa ho kenngoa ha graphit ho isa bohōleng bo itseng. Ts'ebetsong ea setso ea ho kenngoa ha graphit, oksijene e tla tlosoa butle-butle ha mocheso o le holimo ho feta 1600K. Leha ho le joalo, ho bonolo haholo ho tlosa oxidize ka ho kopanya cathodic.
Peng, jj. litekong ka lekhetlo la pele li beha pele mokhoa oa ho qhibilihisa letsoai le qhibilihisitsoeng oa electrolysis ea cathodic polarization, e leng graphitization sebaka seo u lokelang ho qala ho sona ke ho ba sebakeng se tiileng sa microspheres/electrolyte interface, foromo ea pele ea microsphere ea carbon e potoloha khetla ea graphite ea motheo e lekanang, ebe ha ho mohla liathomo tsa carbon carbon tse tsitsitseng tse hasaneng ho ea ho flake e tsitsitseng haholoanyane ea graphite ea kantle, ho fihlela e entsoe ka graphit ka botlalo,
Ts'ebetso ea graphitization e tsamaea le ho tlosoa ha oksijene, e leng se boetse se tiisitsoeng ke liteko.
Jin le ba bang le bona ba pakile pono ena ka liteko. Kamora ho etsa hore glucose e be khabone, ho ile ha etsoa graphitization (17% ea oksijene). Kamora ho etsa graphitization, li-sphere tsa pele tsa carbon tse tiileng (Setšoantšo sa 1a le 1c) li ile tsa etsa khetla e nang le masoba e entsoeng ka nanosheets tsa graphite (Setšoantšo sa 1b le 1d).
Ka ho qhibilihisa likhoele tsa khabone ka motlakase (16% ea oksijene), likhoele tsa khabone li ka fetoloa liphaephe tsa graphite ka mor'a ho etsa graphitization ho latela mokhoa oa phetoho o boletsoeng libukeng.
Ho ne ho lumeloa hore, motsamao oa sebaka se selelele o tlas'a polarization ea liathomo tsa carbon tse nang le kristale e phahameng ho ea ho amorphous carbon rearrange e tlameha ho sebetsoa, graphite ea maiketsetso e ikhethang ea mahlaku a nang le sebopeho sa nanostructures e ruile molemo liathomong tsa oksijene ho tsoa ho tsona, empa mokhoa o tobileng oa ho susumetsa sebopeho sa nanometer sa graphite ha o hlake, joalo ka oksijene e tsoang masapong a carbon kamora hore na karabelo ea cathode e be joang, jj.
Hona jwale, dipatlisiso mabapi le mokgwa ona di ntse di le mohatong wa pele, mme dipatlisiso tse ding di a hlokahala.
1.3 Tlhaloso ea sebōpeho sa graphite ea maiketsetso
SEM e sebediswa ho bona sebopeho sa bokahodimo ba graphite ka microscope, TEM e sebediswa ho bona sebopeho sa sebopeho sa ka tlase ho 0.2 μm, XRD mme Raman spectroscopy ke mekgwa e sebediswang haholo ho hlalosa sebopeho sa graphite, XRD e sebediswa ho hlalosa tlhahisoleseding ya kristale ya graphite, mme Raman spectroscopy e sebediswa ho hlalosa diphoso le tekanyo ya tatellano ya graphite.
Ho na le masoba a mangata ka har'a graphite e lokisitsoeng ke cathode polarization ea electrolysis ea letsoai le qhibilihisitsoeng. Bakeng sa thepa e fapaneng e tala, joalo ka electrolysis e ntšo ea carbon, ho fumanoa li-nanostructures tse nang le masoba a kang a petal. Tlhahlobo ea XRD le Raman spectrum e etsoa holim'a carbon black kamora electrolysis.
Ka 827 ℃, kamora ho phekoloa ka motlakase oa 2.6V ka hora e le 'ngoe, setšoantšo sa Raman spectral sa carbon black se batla se tšoana le sa graphite ea khoebo. Kamora hore carbon black e phekoloe ka mocheso o fapaneng, ho lekanngoa tlhōrō e bohale ea graphite (002). Tlhōrō ea diffraction (002) e emela tekanyo ea tataiso ea lera la carbon le nkhang hamonate ka har'a graphite.
Ha lera la khabone le le bohale, le shebane haholoanyane.
Zhu o sebelisitse mashala a tlaase a hloekisitsoeng e le cathode tekong, 'me sebopeho sa sehlahisoa se entsoeng ka graphite se ile sa fetoloa ho tloha sebopehong sa granular ho ea sebopehong se seholo sa graphite, 'me lera le tiileng la graphite le lona le ile la bonoa tlas'a microscope ea elektrone ea phetisetso ea sekhahla se phahameng.
Ho Raman spectra, ka phetoho ea maemo a liteko, boleng ba ID/Ig le bona bo fetohile. Ha mocheso oa electrolytic e ne e le 950 ℃, nako ea electrolytic e ne e le 6h, 'me motlakase oa electrolytic e ne e le 2.6V, boleng bo tlase ka ho fetisisa ba ID/Ig e ne e le 0.3, 'me tlhoro ea D e ne e le tlase haholo ho feta tlhoro ea G. Ka nako e ts'oanang, ponahalo ea tlhoro ea 2D le eona e ne e emela ho thehoa ha sebopeho sa graphite se hlophisitsoeng hantle.
Tlhōrō e bohale ea diffraction (002) setšoantšong sa XRD e boetse e tiisa phetoho e atlehileng ea mashala a tlaase ho ba graphite e nang le kristale e phahameng.
Mokhoeng oa ho etsa graphitization, keketseho ea mocheso le motlakase e tla bapala karolo ea ho phahamisa, empa motlakase o phahameng haholo o tla fokotsa chai ea graphite, 'me mocheso o phahameng haholo kapa nako e telele haholo ea ho etsa graphitization e tla lebisa tšenyehong ea mehloli, kahoo bakeng sa lisebelisoa tse fapaneng tsa khabone, ho bohlokoa haholo ho hlahloba maemo a nepahetseng ka ho fetisisa a electrolytic, hape ke sepheo le bothata.
Sebopeho sena sa nano sa flake se kang lekhasi se na le thepa e ntle ea electrochemical. Palo e kholo ea li-pores e lumella li-ion ho kenngoa/ho tlosoa ka potlako, e leng se fanang ka thepa ea cathode ea boleng bo holimo bakeng sa libeteri, jj. Ka hona, graphitization ea mokhoa oa electrochemical ke mokhoa o ka bang teng oa graphitization.
Mokhoa oa ho beha li-electrode tsa letsoai le qhibilihisitsoeng
2.1 Ho beoa ha khabone e daekhookide ka motlakase
Jwalo ka kgase ya bohlokwa ka ho fetisisa ya mocheso o futhumatsang lefatshe, CO2 le yona ke mohlodi o sa tjheseng, o se nang kotsi, o theko e tlase le o fumanehang habonolo. Leha ho le jwalo, khabone ho CO2 e boemong bo hodimo ba oxidation, kahoo CO2 e na le botsitso bo hodimo ba thermodynamic, e leng se etsang hore ho be thata ho e sebedisa hape.
Phuputso ea pele ka ho fetisisa mabapi le boemo ba motlakase ba CO2 e ka lateloa morao ho fihlela lilemong tsa bo-1960. Ingram le ba bang ba lokisitse khabone ka katleho holim'a motlakase oa khauta tsamaisong ea letsoai le qhibilihisitsoeng ea Li2CO3-Na2CO3-K2CO3.
Van et al. ba bontšitse hore phofo ea khabone e fumanoeng ka menyetla e fapaneng ea phokotso e ne e e-na le meaho e fapaneng, ho kenyeletsoa graphite, khabone e sa fetoheng le li-nanofiber tsa khabone.
Ka letsoai le qhibilihisitsoeng ho hapa CO2 le mokhoa oa ho lokisa katleho ea thepa ea khabone, kamora nako e telele ea litsebi tsa lipatlisiso li tsepamisitse maikutlo mokhoeng oa ho theha 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, jj., ho lokisoa ha ts'ebetso e phahameng ea thepa ea graphite bakeng sa ho beha electrode ea CO2 ho thehile motheo o tiileng.
Ka ho fetola electrolyte le ho sebedisa sistimi ya letswai le qhibilihisitsweng e thehilweng ho CaCl2 e nang le bokgoni bo hodimo ba ho hapa CO2, Hu le ba bang ba lokisitse graphene ka katleho ka tekanyo e hodimo ya graphitization le di-nanotubes tsa carbon le dibopeho tse ding tsa nanographite ka ho ithuta maemo a electrolytic a kang mocheso wa electrolysis, sebopeho sa electrode le sebopeho sa letswai le qhibilihisitsweng.
Ha e bapisoa le sistimi ea carbonate, CaCl2 e na le melemo ea ho ba theko e tlase le e bonolo ho e fumana, ho khanna ho phahameng, ho bonolo ho qhibilihisa ka metsing, le ho qhibiliha ho hoholo ha li-ion tsa oksijene, tse fanang ka maemo a khopolo-taba bakeng sa phetoho ea CO2 hore e be lihlahisoa tsa graphite tse nang le boleng bo phahameng bo ekelitsoeng.
2.2 Mokhoa oa Phetoho
Ho lokisoa ha thepa ea khabone e nang le boleng bo holimo ka ho beha CO2 ka motlakase ho tsoa letsoai le qhibilihisitsoeng ho kenyelletsa haholo-holo ho hapa CO2 le phokotso e sa tobang. Ho hapa CO2 ho phethoa ka letsoai le qhibilihisitsoeng la mahala la O2, joalo ka ha ho bontšitsoe ho Equation (1):
CO2+O2-→CO3 2- (1)
Hona jwale, ho se ho sisintswe mekgwa e meraro ya karabelo ya phokotso e sa tobang: karabelo ya mohato o le mong, karabelo ya mehato e mmedi le mokgwa wa karabelo ya phokotso ya tshepe.
Mokhoa oa karabelo ea mohato o le mong o ile oa hlahisoa ka lekhetlo la pele ke Ingram, joalo ka ha ho bontšitsoe ho Equation (2):
CO3 2-+ 4E – →C+3O2- (2)
Mokhoa oa karabelo ea mehato e 'meli o hlahisitsoe ke Borucka et al., joalo ka ha ho bontšitsoe ho Equation (3-4):
CO3 2-+ 2E – →CO2 2-+O2- (3)
CO2 2-+ 2E – →C+2O2- (4)
Mokhoa oa karabelo ea phokotso ea tšepe o ile oa hlahisoa ke Deanhardt le ba bang. Ba ne ba lumela hore li-ion tsa tšepe li ile tsa fokotsoa hore e be tšepe ka har'a cathode, ebe tšepe e fokotsoa hore e be li-ion tsa carbonate, joalo ka ha ho bontšitsoe ho Equation (5~6):
M- + E – →M (5)
4 m + M2CO3 – > C + 3 m2o (6)
Hona jwale, mokgwa wa karabelo ya mohato o le mong o amohelwa ka kakaretso dingolweng tse seng di ntse di le teng.
Yin le ba bang ba ithutile sistimi ea carbonate ea Li-Na-K e nang le nickel e le cathode, tin dioxide e le anode le terata ea silevera e le electrode ea referense, 'me ba fumana setšoantšo sa teko ea cyclic voltammetry ho Setšoantšo sa 2 (sekhahla sa ho skena sa 100 mV/s) ho nickel cathode, 'me ba fumane hore ho ne ho e-na le tlhōrō e le 'ngoe feela ea phokotso (ho -2.0V) ho negative scanning.
Ka hona, ho ka fihlellwa qeto ea hore karabelo e le 'ngoe feela e etsahetse nakong ea phokotso ea carbonate.
Gao le ba bang ba fumane voltammetry e tšoanang ea potoloho tsamaisong e tšoanang ea carbonate.
Ge le ba bang ba sebelisitse anode e sa sebetseng le cathode ea tungsten ho hapa CO2 tsamaisong ea LiCl-Li2CO3 'me ba fumana litšoantšo tse tšoanang,' me ke tlhōrō e fokolang feela ea ho kenngoa ha khabone e bonahalang ho scanning e mpe.
Sistimi ea letsoai le qhibilihisitsoeng ka tšepe ea alkaline, litšepe tsa alkali le CO li tla hlahisoa ha khabone e ntse e bolokoa ke cathode. Leha ho le joalo, hobane maemo a thermodynamic a karabelo ea ho beoa ha khabone a tlase mochesong o tlase, ke phokotso ea carbonate ho ea khabone feela e ka bonoang tekong.
2.3 Ho hapuoa ha CO2 ka letsoai le qhibilihisitsoeng ho lokisa lihlahisoa tsa graphite
Lisebelisoa tsa graphite tse nang le boleng bo holimo tse kang graphene le li-nanotubes tsa carbon li ka lokisoa ka ho beha CO2 ka motlakase ho tsoa letsoai le qhibilihisitsoeng ka ho laola maemo a liteko. Hu le ba bang ba sebelisitse tšepe e sa hloekang e le cathode tsamaisong ea letsoai le qhibilihisitsoeng la CaCl2-NaCl-CaO 'me tsa kenngoa ka motlakase lihora tse 4 tlas'a boemo ba motlakase o sa fetoheng oa 2.6V mochesong o fapaneng.
Ka lebaka la ho kopanya tšepe le phello e phatlohang ea CO lipakeng tsa likarolo tsa graphite, graphene e fumanoe holim'a cathode. Mokhoa oa ho lokisa graphene o bontšitsoe ho Setšoantšo sa 3.
Setšoantšo
Lithuto tsa morao-rao li ekelitse Li2SO4 motheong oa tsamaiso ea letsoai le qhibilihisitsoeng ea CaCl2-NaClCaO, mocheso oa electrolysis e ne e le 625 ℃, kamora lihora tse 4 tsa electrolysis, ka nako e ts'oanang ho depositi ea carbon e fumanoeng graphene le nanotubes tsa carbon, phuputso e fumane hore Li+ le SO4 2- li tlisa phello e ntle ho graphitization.
Sebabole se boetse se kopanngoa ka katleho 'meleng oa khabone,' me maqephe a graphite a masesaane haholo le khabone e nang le filamentous a ka fumanoa ka ho laola maemo a electrolytic.
Lintho tse kang mocheso oa electrolytic oa holimo le tlase bakeng sa ho thehoa ha graphene ke tsa bohlokoa, ha mocheso o phahameng ho feta 800 ℃ o le bonolo ho hlahisa CO ho fapana le carbon, hoo e ka bang ha ho na carbon deposition ha e phahame ho feta 950 ℃, kahoo taolo ea mocheso ke ea bohlokoa haholo ho hlahisa graphene le nanotubes tsa carbon, le ho tsosolosa tlhoko ea carbon deposition reaction CO reaction synergy ho netefatsa 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 ntshetsopele e potlakileng ya indasteri e ntjha ya eneji, graphite ya tlhaho e hlolehile ho fihlela tlhoko ya hajwale, mme graphite ya maiketsetso e na le thepa e betere ya mmele le ya dikhemikhale ho feta graphite ya tlhaho, kahoo graphitization e theko e tlase, e sebetsang hantle le e sireletsang tikoloho ke sepheo sa nako e telele.
Mekhoa ea electrochemical graphitization ka har'a thepa e tala e tiileng le e nang le khase ka mokhoa oa polarization ea cathodic le deposition ea electrochemical e ile ea atleha ho tsoa thepa ea graphite ka boleng bo phahameng bo ekelitsoeng, ha e bapisoa le mokhoa oa setso oa graphitization, mokhoa oa electrochemical o na le bokhoni bo phahameng, tšebeliso e tlase ea matla, tšireletso e tala ea tikoloho, bakeng sa thepa e nyane e lekanyelitsoeng ka nako e le 'ngoe, ho latela maemo a fapaneng a electrolysis, e ka lokisoa ka sebopeho se fapaneng sa sebopeho sa graphite,
E fana ka tsela e atlehang bakeng sa hore mefuta eohle ea khabone e sa fetoheng le likhase tse futhumatsang lefatše li fetoloe hore e be thepa ea bohlokoa ea graphite e hlophisitsoeng hantle 'me e na le monyetla o motle oa ho e sebelisa.
Hona jwale, theknoloji ena e sa le qalong. Ho na le dithuto tse mmalwa mabapi le ho etsa di-graphitization ka mokgwa wa electrochemical, mme ho ntse ho na le ditshebetso tse ngata tse sa tsejweng. Ka hona, ho hlokahala ho qala ka thepa e tala le ho etsa phuputso e felletseng le e hlophisehileng hodima dikhabone tse fapaneng tse sa fetoheng, mme ka nako e ts'oanang ho hlahlojwa thermodynamics le matla a phetoho ya graphite ka botebo.
Tsena li na le bohlokoa bo boholo bakeng sa nts'etsopele ea indasteri ea graphite nakong e tlang.
Nako ea poso: Mots'eanong-10-2021