ग्रेफाइट को कृत्रिम ग्रेफाइट और प्राकृतिक ग्रेफाइट में विभाजित किया गया है, दुनिया में प्राकृतिक ग्रेफाइट का प्रमाणित भंडार लगभग 2 बिलियन टन है।
कृत्रिम ग्रेफाइट सामान्य दबाव में कार्बन युक्त पदार्थों के अपघटन और ताप उपचार द्वारा प्राप्त किया जाता है। इस परिवर्तन के लिए पर्याप्त उच्च तापमान और ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और अव्यवस्थित संरचना एक व्यवस्थित ग्रेफाइट क्रिस्टल संरचना में बदल जाएगी।
ग्रेफाइटीकरण, कार्बनयुक्त पदार्थों के व्यापक अर्थ में, 2000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के उच्च तापमान ताप उपचार द्वारा कार्बन परमाणुओं को पुनर्व्यवस्थित करने की प्रक्रिया है, तथापि, कुछ कार्बन पदार्थों का 3000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के उच्च तापमान पर ग्रेफाइटीकरण किया जाता है, इस प्रकार के कार्बन पदार्थों को "कठोर लकड़ी का कोयला" के रूप में जाना जाता है, कार्बन पदार्थों को आसानी से ग्रेफाइटीकृत करने के लिए, पारंपरिक ग्रेफाइटीकरण विधि में उच्च तापमान और उच्च दबाव विधि, उत्प्रेरक ग्रेफाइटीकरण, रासायनिक वाष्प जमाव विधि आदि शामिल हैं।
ग्रेफाइटाइजेशन कार्बनयुक्त पदार्थों के उच्च वर्धित मूल्य उपयोग का एक प्रभावी साधन है। विद्वानों द्वारा व्यापक और गहन शोध के बाद, यह अब मूल रूप से परिपक्व हो चुका है। हालांकि, कुछ प्रतिकूल कारक उद्योग में पारंपरिक ग्रेफाइटाइजेशन के अनुप्रयोग को सीमित करते हैं, इसलिए नए ग्रेफाइटाइजेशन तरीकों की खोज करना एक अपरिहार्य प्रवृत्ति है।
19 वीं सदी के बाद से पिघला हुआ नमक इलेक्ट्रोलिसिस विधि विकास की एक सदी से भी अधिक थी, इसके मूल सिद्धांत और नए तरीके लगातार नवाचार और विकास कर रहे हैं, अब पारंपरिक धातुकर्म उद्योग तक सीमित नहीं है, 21 वीं सदी की शुरुआत में, पिघला हुआ नमक प्रणाली में धातु ठोस ऑक्साइड इलेक्ट्रोलाइटिक कमी मौलिक धातुओं की तैयारी अधिक सक्रिय में ध्यान केंद्रित हो गई है,
हाल ही में, पिघले हुए नमक के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा ग्रेफाइट सामग्री तैयार करने की एक नई विधि ने बहुत ध्यान आकर्षित किया है।
कैथोडिक ध्रुवीकरण और इलेक्ट्रोडपोजिशन के माध्यम से, कार्बन कच्चे माल के दो अलग-अलग रूपों को उच्च जोड़ा मूल्य के साथ नैनो-ग्रेफाइट सामग्री में बदल दिया जाता है। पारंपरिक ग्रेफाइटाइजेशन तकनीक की तुलना में, नई ग्रेफाइटाइजेशन विधि में कम ग्रेफाइटाइजेशन तापमान और नियंत्रणीय आकृति विज्ञान के फायदे हैं।
यह आलेख विद्युत-रासायनिक विधि द्वारा ग्रेफाइटीकरण की प्रगति की समीक्षा करता है, इस नई तकनीक का परिचय देता है, इसके फायदे और नुकसान का विश्लेषण करता है, तथा इसके भविष्य के विकास की प्रवृत्ति की संभावनाओं का अनुमान लगाता है।
सबसे पहले, पिघले हुए नमक इलेक्ट्रोलाइटिक कैथोड ध्रुवीकरण विधि
1.1 कच्चा माल
वर्तमान में, कृत्रिम ग्रेफाइट का मुख्य कच्चा माल उच्च ग्रेफाइटीकरण डिग्री की सुई कोक और पिच कोक है, अर्थात् तेल अवशेष और कोयला टार द्वारा कच्चे माल के रूप में उच्च गुणवत्ता वाले कार्बन सामग्री का उत्पादन करने के लिए, कम छिद्रण, कम सल्फर, कम राख सामग्री और ग्रेफाइटीकरण के फायदे के साथ, ग्रेफाइट में इसकी तैयारी के बाद प्रभाव के लिए अच्छा प्रतिरोध, उच्च यांत्रिक शक्ति, कम प्रतिरोधकता है,
हालाँकि, सीमित तेल भंडार और तेल की कीमतों में उतार-चढ़ाव ने इसके विकास को प्रतिबंधित कर दिया है, इसलिए नए कच्चे माल की तलाश एक तत्काल समस्या बन गई है जिसका समाधान किया जाना आवश्यक है।
पारंपरिक ग्रेफाइटाइजेशन विधियों की अपनी सीमाएँ हैं, और अलग-अलग ग्रेफाइटाइजेशन विधियाँ अलग-अलग कच्चे माल का उपयोग करती हैं। गैर-ग्रेफाइटाइज्ड कार्बन के लिए, पारंपरिक विधियाँ शायद ही इसे ग्रेफाइटाइज़ कर सकती हैं, जबकि पिघले हुए नमक इलेक्ट्रोलिसिस का इलेक्ट्रोकेमिकल फॉर्मूला कच्चे माल की सीमा को तोड़ता है, और लगभग सभी पारंपरिक कार्बन सामग्रियों के लिए उपयुक्त है।
पारंपरिक कार्बन सामग्रियों में कार्बन ब्लैक, सक्रिय कार्बन, कोयला आदि शामिल हैं, जिनमें से कोयला सबसे आशाजनक है। कोयला आधारित स्याही कोयले को अग्रदूत के रूप में लेती है और पूर्व उपचार के बाद उच्च तापमान पर ग्रेफाइट उत्पादों में तैयार की जाती है।
हाल ही में, इस पत्र में एक नई विद्युत रासायनिक विधि का प्रस्ताव है, जैसे कि पेंग, पिघले हुए नमक इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा ग्रेफाइट के उच्च क्रिस्टलीयता में कार्बन ब्लैक को ग्रेफाइटीकृत करने की संभावना नहीं है, पंखुड़ी के आकार वाले ग्रेफाइट नैनोमीटर चिप्स युक्त ग्रेफाइट नमूनों के इलेक्ट्रोलिसिस में उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र होता है, जब लिथियम बैटरी कैथोड के लिए उपयोग किया जाता है तो प्राकृतिक ग्रेफाइट की तुलना में अधिक उत्कृष्ट विद्युत रासायनिक प्रदर्शन दिखाया जाता है।
झू एट अल. ने डीऐशिंग उपचारित निम्न-गुणवत्ता वाले कोयले को 950 डिग्री सेल्सियस पर इलेक्ट्रोलिसिस के लिए CaCl2 पिघले हुए नमक प्रणाली में डाला, और निम्न-गुणवत्ता वाले कोयले को उच्च क्रिस्टलीयता के साथ ग्रेफाइट में सफलतापूर्वक परिवर्तित किया, जिसने लिथियम आयन बैटरी के एनोड के रूप में उपयोग किए जाने पर अच्छा दर प्रदर्शन और लंबा चक्र जीवन दिखाया।
प्रयोग से पता चलता है कि पिघले हुए नमक के इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से विभिन्न प्रकार के पारंपरिक कार्बन पदार्थों को ग्रेफाइट में परिवर्तित करना संभव है, जो भविष्य में सिंथेटिक ग्रेफाइट के लिए एक नया रास्ता खोलता है।
1.2 तंत्र
पिघले हुए नमक इलेक्ट्रोलिसिस विधि में कैथोड के रूप में कार्बन सामग्री का उपयोग किया जाता है और इसे कैथोडिक ध्रुवीकरण के माध्यम से उच्च क्रिस्टलीयता वाले ग्रेफाइट में परिवर्तित किया जाता है। वर्तमान में, मौजूदा साहित्य में कैथोडिक ध्रुवीकरण की संभावित रूपांतरण प्रक्रिया में ऑक्सीजन को हटाने और कार्बन परमाणुओं की लंबी दूरी की पुनर्व्यवस्था का उल्लेख है।
कार्बन पदार्थों में ऑक्सीजन की मौजूदगी कुछ हद तक ग्रेफाइटाइजेशन में बाधा उत्पन्न करेगी। पारंपरिक ग्रेफाइटाइजेशन प्रक्रिया में, तापमान 1600K से अधिक होने पर ऑक्सीजन धीरे-धीरे हटा दी जाएगी। हालांकि, कैथोडिक ध्रुवीकरण के माध्यम से डीऑक्सीडाइज़ करना बेहद सुविधाजनक है।
पेंग, आदि ने प्रयोगों में पहली बार पिघले हुए नमक इलेक्ट्रोलिसिस कैथोडिक ध्रुवीकरण संभावित तंत्र को सामने रखा, अर्थात् ग्रेफाइटाइजेशन सबसे अधिक जगह शुरू करने के लिए ठोस कार्बन माइक्रोस्फीयर / इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस में स्थित होना है, पहले कार्बन माइक्रोस्फीयर एक बुनियादी समान व्यास वाले ग्रेफाइट शेल के चारों ओर बनता है, और फिर कभी स्थिर निर्जल कार्बन कार्बन परमाणु अधिक स्थिर बाहरी ग्रेफाइट फ्लेक तक फैल जाते हैं, जब तक कि पूरी तरह से ग्रेफाइटाइज्ड न हो जाए,
ग्रेफाइटीकरण प्रक्रिया में ऑक्सीजन को हटाया जाता है, जिसकी पुष्टि प्रयोगों से भी हुई है।
जिन एट अल. ने भी प्रयोगों के माध्यम से इस दृष्टिकोण को साबित किया। ग्लूकोज के कार्बनीकरण के बाद, ग्रेफाइटाइजेशन (17% ऑक्सीजन सामग्री) किया गया। ग्रेफाइटाइजेशन के बाद, मूल ठोस कार्बन गोले (चित्र 1 ए और 1 सी) ने ग्रेफाइट नैनोशीट (चित्र 1 बी और 1 डी) से बना एक छिद्रपूर्ण खोल बनाया।
कार्बन फाइबर (16% ऑक्सीजन) के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा, साहित्य में अनुमानित रूपांतरण तंत्र के अनुसार, कार्बन फाइबर को ग्रेफाइटीकरण के बाद ग्रेफाइट ट्यूब में परिवर्तित किया जा सकता है।
माना जाता है कि, लंबी दूरी की आवाजाही कार्बन परमाणुओं के कैथोडिक ध्रुवीकरण के तहत उच्च क्रिस्टल ग्रेफाइट को अनाकार कार्बन पुनर्व्यवस्थित करने की प्रक्रिया है, सिंथेटिक ग्रेफाइट अद्वितीय पंखुड़ियों के आकार के नैनोस्ट्रक्चर को ऑक्सीजन परमाणुओं से लाभ होता है, लेकिन विशिष्ट रूप से ग्रेफाइट नैनोमीटर संरचना को कैसे प्रभावित करता है यह स्पष्ट नहीं है, जैसे कि कार्बन कंकाल से ऑक्सीजन कैथोड प्रतिक्रिया के बाद कैसे, आदि।
फिलहाल, इस तंत्र पर शोध अभी भी प्रारंभिक चरण में है तथा आगे और शोध की आवश्यकता है।
1.3 सिंथेटिक ग्रेफाइट का रूपात्मक लक्षण वर्णन
SEM का उपयोग ग्रेफाइट की सूक्ष्म सतह आकृति विज्ञान के निरीक्षण के लिए किया जाता है, TEM का उपयोग 0.2 μm से कम की संरचनात्मक आकृति विज्ञान के निरीक्षण के लिए किया जाता है, XRD और रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी ग्रेफाइट की सूक्ष्म संरचना को चिह्नित करने के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले साधन हैं, XRD का उपयोग ग्रेफाइट की क्रिस्टल जानकारी को चिह्नित करने के लिए किया जाता है, और रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग ग्रेफाइट के दोषों और ऑर्डर डिग्री को चिह्नित करने के लिए किया जाता है।
पिघले हुए नमक इलेक्ट्रोलिसिस के कैथोड ध्रुवीकरण द्वारा तैयार ग्रेफाइट में कई छिद्र होते हैं। विभिन्न कच्चे माल, जैसे कार्बन ब्लैक इलेक्ट्रोलिसिस के लिए, पंखुड़ी जैसी छिद्रपूर्ण नैनो संरचनाएं प्राप्त की जाती हैं। इलेक्ट्रोलिसिस के बाद कार्बन ब्लैक पर एक्सआरडी और रमन स्पेक्ट्रम विश्लेषण किया जाता है।
827 डिग्री सेल्सियस पर, 1 घंटे के लिए 2.6V वोल्टेज के साथ उपचारित होने के बाद, कार्बन ब्लैक की रमन वर्णक्रमीय छवि लगभग वाणिज्यिक ग्रेफाइट के समान ही होती है। कार्बन ब्लैक को विभिन्न तापमानों के साथ उपचारित करने के बाद, तेज ग्रेफाइट विशेषता शिखर (002) मापा जाता है। विवर्तन शिखर (002) ग्रेफाइट में सुगंधित कार्बन परत के अभिविन्यास की डिग्री का प्रतिनिधित्व करता है।
कार्बन परत जितनी अधिक स्पष्ट होगी, वह उतनी ही अधिक उन्मुख होगी।
झू ने प्रयोग में कैथोड के रूप में शुद्ध घटिया कोयले का उपयोग किया, और ग्रेफाइटीकृत उत्पाद की सूक्ष्म संरचना को दानेदार से बड़े ग्रेफाइट संरचना में बदल दिया गया, और उच्च दर संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत तंग ग्रेफाइट परत का भी अवलोकन किया गया।
रमन स्पेक्ट्रा में, प्रयोगात्मक स्थितियों के परिवर्तन के साथ, ID/Ig मान भी बदल गया। जब इलेक्ट्रोलाइटिक तापमान 950 ℃ था, इलेक्ट्रोलाइटिक समय 6 घंटे था, और इलेक्ट्रोलाइटिक वोल्टेज 2.6V था, सबसे कम ID/Ig मान 0.3 था, और D शिखर G शिखर से बहुत कम था। उसी समय, 2D शिखर की उपस्थिति भी अत्यधिक व्यवस्थित ग्रेफाइट संरचना के गठन का प्रतिनिधित्व करती है।
एक्स-रे विवर्तन विवर्तन छवि में तीक्ष्ण (002) विवर्तन शिखर भी घटिया कोयले को उच्च क्रिस्टलीयता वाले ग्रेफाइट में सफलतापूर्वक रूपान्तरित करने की पुष्टि करता है।
ग्रेफाइटीकरण प्रक्रिया में, तापमान और वोल्टेज की वृद्धि एक बढ़ावा देने वाली भूमिका निभाएगी, लेकिन बहुत अधिक वोल्टेज ग्रेफाइट की उपज को कम कर देगा, और बहुत अधिक तापमान या बहुत लंबा ग्रेफाइटीकरण समय संसाधनों की बर्बादी का कारण होगा, इसलिए विभिन्न कार्बन सामग्री के लिए, सबसे उपयुक्त इलेक्ट्रोलाइटिक स्थितियों का पता लगाना विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, यह भी ध्यान और कठिनाई है।
इस पंखुड़ी जैसी परतदार नैनो संरचना में बेहतरीन विद्युत रासायनिक गुण होते हैं। बड़ी संख्या में छिद्र आयनों को जल्दी से डालने/हटाने की अनुमति देते हैं, जिससे बैटरी आदि के लिए उच्च गुणवत्ता वाली कैथोड सामग्री मिलती है। इसलिए, विद्युत रासायनिक विधि ग्रेफाइटाइजेशन एक बहुत ही संभावित ग्रेफाइटाइजेशन विधि है।
पिघले हुए नमक इलेक्ट्रोडपोजिशन विधि
2.1 कार्बन डाइऑक्साइड का इलेक्ट्रोडिपोजिशन
सबसे महत्वपूर्ण ग्रीनहाउस गैस के रूप में, CO2 एक गैर-विषाक्त, हानिरहित, सस्ता और आसानी से उपलब्ध नवीकरणीय संसाधन भी है। हालाँकि, CO2 में कार्बन उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था में है, इसलिए CO2 में उच्च थर्मोडायनामिक स्थिरता है, जिससे इसका पुन: उपयोग करना मुश्किल हो जाता है।
CO2 इलेक्ट्रोडपोजिशन पर सबसे पहला शोध 1960 के दशक में हुआ था। इनग्राम एट अल. ने Li2CO3-Na2CO3-K2CO3 के पिघले हुए नमक सिस्टम में सोने के इलेक्ट्रोड पर सफलतापूर्वक कार्बन तैयार किया।
वैन एवं अन्य ने बताया कि विभिन्न अपचयन क्षमताओं पर प्राप्त कार्बन पाउडर की संरचनाएं भिन्न थीं, जिनमें ग्रेफाइट, अनाकार कार्बन और कार्बन नैनोफाइबर शामिल थे।
पिघले हुए नमक द्वारा CO2 को पकड़ने और कार्बन सामग्री की तैयारी विधि की सफलता के बाद, अनुसंधान विद्वानों ने कार्बन जमाव गठन तंत्र और अंतिम उत्पाद पर इलेक्ट्रोलिसिस की स्थिति के प्रभाव पर ध्यान केंद्रित किया है, जिसमें इलेक्ट्रोलाइटिक तापमान, इलेक्ट्रोलाइटिक वोल्टेज और पिघले हुए नमक और इलेक्ट्रोड की संरचना आदि शामिल हैं, CO2 के इलेक्ट्रोडपोजिशन के लिए ग्रेफाइट सामग्री के उच्च प्रदर्शन की तैयारी ने एक ठोस आधार तैयार किया है।
इलेक्ट्रोलाइट को बदलकर और उच्च CO2 कैप्चर दक्षता के साथ CaCl2-आधारित पिघले हुए नमक प्रणाली का उपयोग करके, हू एट अल ने इलेक्ट्रोलिसिस तापमान, इलेक्ट्रोड संरचना और पिघले हुए नमक संरचना जैसी इलेक्ट्रोलाइटिक स्थितियों का अध्ययन करके उच्च ग्रेफाइटाइजेशन डिग्री और कार्बन नैनोट्यूब और अन्य नैनोग्राफाइट संरचनाओं के साथ ग्रेफीन को सफलतापूर्वक तैयार किया।
कार्बोनेट प्रणाली की तुलना में, CaCl2 में सस्ते और आसानी से प्राप्त होने, उच्च चालकता, पानी में घुलने में आसान और ऑक्सीजन आयनों की उच्च घुलनशीलता के फायदे हैं, जो उच्च मूल्य वर्धित ग्रेफाइट उत्पादों में CO2 के रूपांतरण के लिए सैद्धांतिक स्थिति प्रदान करते हैं।
2.2 परिवर्तन तंत्र
पिघले हुए नमक से CO2 के इलेक्ट्रोडपोजिशन द्वारा उच्च मूल्य-वर्धित कार्बन सामग्री की तैयारी में मुख्य रूप से CO2 कैप्चर और अप्रत्यक्ष कमी शामिल है। CO2 का कैप्चर पिघले हुए नमक में मुक्त O2- द्वारा पूरा किया जाता है, जैसा कि समीकरण (1) में दिखाया गया है:
CO2+O2-→CO3 2- (1)
वर्तमान में, तीन अप्रत्यक्ष अपचयन प्रतिक्रिया तंत्र प्रस्तावित किए गए हैं: एक-चरण प्रतिक्रिया, दो-चरण प्रतिक्रिया और धातु अपचयन प्रतिक्रिया तंत्र।
एक-चरणीय प्रतिक्रिया तंत्र सबसे पहले इनग्राम द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जैसा कि समीकरण (2) में दिखाया गया है:
CO3 2-+ 4E – →C+3O2- (2)
दो-चरणीय प्रतिक्रिया तंत्र बोरुका एट अल द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जैसा कि समीकरण (3-4) में दिखाया गया है:
CO3 2-+ 2E – →CO2 2-+O2- (3)
CO2 2-+ 2E – →C+2O2- (4)
धातु अपचयन अभिक्रिया का तंत्र डीनहार्ट एट अल द्वारा प्रस्तावित किया गया था। उनका मानना था कि धातु आयन सबसे पहले कैथोड में धातु में अपचयित होते हैं, और फिर धातु कार्बोनेट आयनों में अपचयित होते हैं, जैसा कि समीकरण (5~6) में दिखाया गया है:
एम- + ई – →एम (5)
4 मी + M2CO3 – > सी + 3 मी2ओ (6)
वर्तमान में, एक-चरणीय प्रतिक्रिया तंत्र को मौजूदा साहित्य में आम तौर पर स्वीकार किया जाता है।
यिन एट अल. ने निकेल को कैथोड, टिन डाइऑक्साइड को एनोड और सिल्वर वायर को संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में लेकर Li-Na-K कार्बोनेट प्रणाली का अध्ययन किया, और निकेल कैथोड पर चित्र 2 में चक्रीय वोल्टामेट्री परीक्षण आंकड़ा (100 mV/s की स्कैनिंग दर) प्राप्त किया, और पाया कि नकारात्मक स्कैनिंग में केवल एक ही कमी शिखर (-2.0V पर) था।
इसलिए, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि कार्बोनेट के अपचयन के दौरान केवल एक ही अभिक्रिया हुई।
गाओ एट अल. ने समान कार्बोनेट प्रणाली में समान चक्रीय वोल्टामेट्री प्राप्त की।
जीई एट अल. ने LiCl-Li2CO3 प्रणाली में CO2 को पकड़ने के लिए निष्क्रिय एनोड और टंगस्टन कैथोड का उपयोग किया और समान छवियां प्राप्त कीं, और नकारात्मक स्कैनिंग में केवल कार्बन जमाव का एक कमी शिखर दिखाई दिया।
क्षारीय धातु पिघले हुए नमक प्रणाली में, क्षार धातु और CO उत्पन्न होंगे जबकि कार्बन कैथोड द्वारा जमा किया जाएगा। हालाँकि, क्योंकि कार्बन जमाव प्रतिक्रिया की ऊष्मागतिक स्थितियाँ कम तापमान पर कम होती हैं, इसलिए प्रयोग में केवल कार्बोनेट का कार्बन में अपचयन ही पता लगाया जा सकता है।
2.3 ग्रेफाइट उत्पाद तैयार करने के लिए पिघले हुए नमक द्वारा CO2 का अधिग्रहण
प्रयोगात्मक स्थितियों को नियंत्रित करके पिघले हुए नमक से CO2 के इलेक्ट्रोडपोजिशन द्वारा ग्राफीन और कार्बन नैनोट्यूब जैसे उच्च-मूल्य-वर्धित ग्रेफाइट नैनोमटेरियल तैयार किए जा सकते हैं। हू एट अल. ने CaCl2-NaCl-CaO पिघले हुए नमक प्रणाली में कैथोड के रूप में स्टेनलेस स्टील का उपयोग किया और विभिन्न तापमानों पर 2.6V स्थिर वोल्टेज की स्थिति में 4 घंटे के लिए इलेक्ट्रोलाइज़ किया।
लोहे के उत्प्रेरक और ग्रेफाइट परतों के बीच CO के विस्फोटक प्रभाव के कारण कैथोड की सतह पर ग्रेफीन पाया गया। ग्रेफीन की तैयारी की प्रक्रिया चित्र 3 में दिखाई गई है।
चित्र
बाद के अध्ययनों में CaCl2-NaClCaO पिघले हुए नमक प्रणाली के आधार पर Li2SO4 को जोड़ा गया, इलेक्ट्रोलिसिस तापमान 625 ℃ था, इलेक्ट्रोलिसिस के 4h के बाद, उसी समय कार्बन के कैथोडिक जमाव में ग्रेफेन और कार्बन नैनोट्यूब पाए गए, अध्ययन में पाया गया कि Li + और SO4 2- ग्रेफाइटाइजेशन पर सकारात्मक प्रभाव लाते हैं।
सल्फर को भी कार्बन निकाय में सफलतापूर्वक एकीकृत किया गया है, तथा विद्युत अपघटनी स्थितियों को नियंत्रित करके अति पतली ग्रेफाइट शीट और तंतुमय कार्बन प्राप्त किया जा सकता है।
ग्राफीन के निर्माण के लिए इलेक्ट्रोलाइटिक तापमान का उच्च और निम्न होना महत्वपूर्ण है, जब तापमान 800 ℃ से अधिक होता है तो कार्बन के बजाय CO उत्पन्न करना आसान होता है, 950 ℃ से अधिक होने पर लगभग कोई कार्बन जमाव नहीं होता है, इसलिए तापमान नियंत्रण ग्राफीन और कार्बन नैनोट्यूब का उत्पादन करने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है, और कार्बन जमाव प्रतिक्रिया CO प्रतिक्रिया तालमेल को बहाल करने की आवश्यकता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि कैथोड स्थिर ग्राफीन उत्पन्न करता है।
ये कार्य CO2 द्वारा नैनो-ग्रेफाइट उत्पादों की तैयारी के लिए एक नई विधि प्रदान करते हैं, जो ग्रीनहाउस गैसों के समाधान और ग्रेफीन की तैयारी के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।
3. सारांश और आउटलुक
नए ऊर्जा उद्योग के तेजी से विकास के साथ, प्राकृतिक ग्रेफाइट वर्तमान मांग को पूरा करने में असमर्थ रहा है, और कृत्रिम ग्रेफाइट में प्राकृतिक ग्रेफाइट की तुलना में बेहतर भौतिक और रासायनिक गुण हैं, इसलिए सस्ता, कुशल और पर्यावरण के अनुकूल ग्रेफाइटीकरण एक दीर्घकालिक लक्ष्य है।
विद्युत रासायनिक विधियाँ कैथोडिक ध्रुवीकरण और विद्युत रासायनिक जमाव की विधि के साथ ठोस और गैसीय कच्चे माल में ग्रेफाइटीकरण सफलतापूर्वक उच्च जोड़ा मूल्य के साथ ग्रेफाइट सामग्री से बाहर था, ग्रेफाइटीकरण के पारंपरिक तरीके की तुलना में, विद्युत रासायनिक विधि उच्च दक्षता, कम ऊर्जा खपत, हरी पर्यावरण संरक्षण, छोटे के लिए है एक ही समय में चुनिंदा सामग्रियों द्वारा सीमित, विभिन्न इलेक्ट्रोलिसिस स्थितियों के अनुसार ग्रेफाइट संरचना के विभिन्न आकारिकी पर तैयार किया जा सकता है,
यह सभी प्रकार के अनाकार कार्बन और ग्रीनहाउस गैसों को मूल्यवान नैनो-संरचित ग्रेफाइट सामग्रियों में परिवर्तित करने का एक प्रभावी तरीका प्रदान करता है और इसमें अनुप्रयोग की अच्छी संभावनाएं हैं।
वर्तमान में यह तकनीक अपनी प्रारंभिक अवस्था में है। इलेक्ट्रोकेमिकल विधि द्वारा ग्रेफाइटीकरण पर बहुत कम अध्ययन हुए हैं, और अभी भी कई अज्ञात प्रक्रियाएं हैं। इसलिए, कच्चे माल से शुरू करके विभिन्न अनाकार कार्बन पर एक व्यापक और व्यवस्थित अध्ययन करना आवश्यक है, और साथ ही साथ ग्रेफाइट रूपांतरण के ऊष्मप्रवैगिकी और गतिशीलता का गहन स्तर पर पता लगाना चाहिए।
इनका ग्रेफाइट उद्योग के भविष्य के विकास के लिए दूरगामी महत्व है।
पोस्ट करने का समय: मई-10-2021