මිනිරන් කෘතිම මිනිරන් සහ ස්වාභාවික මිනිරන් ලෙස බෙදා ඇත, ලෝකයේ ටොන් බිලියන 2 ක පමණ ස්වභාවික මිනිරන් සංචිතය ඔප්පු කර ඇත.
කෘතිම මිනිරන් සාමාන්‍ය පීඩනය යටතේ කාබන් අඩංගු ද්රව්යවල වියෝජනය සහ තාප පිරියම් කිරීම මගින් ලබා ගනී. මෙම පරිවර්තනය සඳහා ගාමක බලය ලෙස ප්‍රමාණවත් තරම් ඉහළ උෂ්ණත්වයක් සහ ශක්තියක් අවශ්‍ය වන අතර, අක්‍රමික ව්‍යුහය ඇණවුම් කළ මිනිරන් ස්ඵටික ව්‍යුහයක් බවට පරිවර්තනය වේ.
ග්‍රැෆිටීකරණය යනු කාබන් පරමාණු ප්‍රතිසංවිධානය කිරීම හරහා 2000 ℃ ට වැඩි ඉහළ උෂ්ණත්ව තාප පිරියම් කිරීම හරහා කාබන් පරමාණු ප්‍රතිසංවිධානය කිරීම, කෙසේ වෙතත් 3000 ℃ ට වඩා ඉහළ උෂ්ණත්වයක ඇති සමහර කාබන් ද්රව්ය ග්‍රැෆිටීකරණය කිරීම, මේ ආකාරයේ කාබන් ද්රව්ය “දෘඩ අඟුරු” ලෙස හැඳින්විණි. පහසු ප්‍රස්ථාරීකරණය කළ කාබන් ද්රව්ය, සාම්ප්‍රදායික ග්‍රැෆිටීකරණ ක්‍රමයට ඉහළ උෂ්ණත්ව හා අධි පීඩන ක්රමය, උත්ප්‍රේරක ග්රැෆිටේෂන්, රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීමේ ක්රමය යනාදිය ඇතුළත් වේ.
ග්‍රැෆිටිකරණය යනු කාබන්ඩයොක්සයිඩ් ද්රව්ය ඉහළ එකතු කළ අගය භාවිතා කිරීමේ ඵලදායී මාධ්‍යයකි. විද්වතුන්ගේ පුළුල් හා ගැඹුරු පර්යේෂණවලින් පසුව, එය මූලික වශයෙන් දැන් පරිණත වී ඇත. කෙසේ වෙතත්, සමහර අහිතකර සාධක කර්මාන්තය තුළ සම්ප්‍රදායික ග්රැෆිටේෂන් භාවිතය සීමා කරයි, එබැවින් නව ග්‍රැෆිටිකරණ ක්‍රම ගවේෂණය කිරීම නොවැළැක්විය හැකි ප්‍රවණතාවකි.
19 වන ශතවර්ෂයේ සිට උණු කළ ලුණු විද්යුත් විච්ඡේදක ක්රමය සංවර්ධනයේ සියවසකට වඩා වැඩි වූ අතර, එහි මූලික න්‍යාය සහ නව ක්‍රම නිරන්තරයෙන් නව්‍යකරණය සහ සංවර්ධනය, දැන් තවදුරටත් සම්ප්‍රදායික ලෝහ කර්මාන්තයට පමණක් සීමා වී නැත, 21 වන සියවස ආරම්භයේදී, ලෝහ ද්රව්ය ලවණ පද්ධතිය ඝන ඔක්සයිඩ් විද්යුත් විච්ඡේදක අඩු කිරීමේ මූලද්‍රව්‍ය ලෝහ සකස් කිරීම වඩාත් ක්‍රියාකාරීව අවධානය යොමු කර ඇත,
මෑතකදී, උණු කළ ලුණු විද්යුත් විච්ඡේදනය මගින් මිනිරන් ද්රව්ය සකස් කිරීමේ නව ක්‍රමයක් බොහෝ දෙනාගේ අවධානයට ලක් විය.
කැතෝඩික් ධ්රැවීකරණය සහ විද්යුත් විච්ඡේදනය මගින් කාබන් අමුද්‍රව්‍යවල විවිධ ආකාර දෙක ඉහළ එකතු කළ අගයක් සහිත නැනෝ ග්‍රැෆයිට් ද්රව්ය බවට පරිවර්තනය වේ. සාම්ප්‍රදායික ග්රැෆිටේෂන් තාක්ෂණය හා සසඳන විට, නව ග්රැෆිටේෂන් ක්‍රමයට අඩු ප්‍රස්ථාරීකරණ උෂ්ණත්වය සහ පාලනය කළ හැකි රූප විද්‍යාවේ වාසි ඇත.
මෙම ලිපිය මගින් විද්යුත් රසායනික ක්රමය මගින් ග්‍රැෆිටීකරණයේ ප්‍රගතිය සමාලෝචනය කරයි, මෙම නව තාක්ෂණය හඳුන්වා දෙයි, එහි වාසි සහ අවාසි විශ්ලේෂණය කරයි, සහ එහි අනාගත සංවර්ධන ප්‍රවණතාවය අපේක්ෂා කරයි.
පළමුව, උණු කළ ලුණු විද්යුත් විච්ඡේදක කැතෝඩ ධ්රැවීකරණ ක්රමය
1.1 අමු ද්රව්ය
වර්තමානයේ කෘත්‍රිම මිනිරන්වල ප්‍රධාන අමුද්‍රව්‍ය වන්නේ ඉහළ ග්රැෆිටේෂන් උපාධියක් ඇති ඉඳිකටු කෝක් සහ පිච් කෝක් ය, එනම් තෙල් අවශේෂ සහ ගල් අඟුරු තාර අමුද්‍රව්‍ය ලෙස අඩු සිදුරු සහිත, අඩු සල්ෆර්, අඩු අළු සහිත උසස් තත්ත්වයේ කාබන් ද්රව්ය නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා ය. ග්‍රැෆයිට්කරණයේ අන්තර්ගතය සහ වාසි, එය මිනිරන් බවට සකස් කිරීමෙන් පසු බලපෑමට හොඳ ප්‍රතිරෝධයක් ඇත, ඉහළ යාන්ත්‍රික ශක්තියක්, අඩු ප්‍රතිරෝධයක්,
කෙසේ වෙතත්, සීමිත තෙල් සංචිත සහ උච්චාවචනය වන තෙල් මිල එහි සංවර්ධනය සීමා කර ඇත, එබැවින් නව අමුද්‍රව්‍ය සෙවීම වහාම විසඳිය යුතු ගැටලුවක් බවට පත්ව ඇත.
සාම්ප්‍රදායික ග්රැෆිටේෂන් ක්‍රමවලට සීමාවන් ඇති අතර විවිධ ග්‍රැෆිටිකරණ ක්‍රම විවිධ අමුද්‍රව්‍ය භාවිතා කරයි. ප්‍රස්ථාර නොවන කාබන් සඳහා, සාම්ප්‍රදායික ක්‍රම මගින් එය ග්‍රැෆිටයිස් කිරීමට අපහසු වන අතර, උණු කළ ලුණු විද්යුත් විච්ඡේදනයේ විද්යුත් රසායනික සූත්‍රය අමුද්‍රව්‍යවල සීමාවන් බිඳ දමමින්, සම්ප්‍රදායික කාබන් ද්රව්ය සියල්ලටම පාහේ සුදුසු වේ.
සාම්ප්‍රදායික කාබන් ද්රව්ය අතර කාබන් කළු, සක්‍රිය කාබන්, ගල් අඟුරු යනාදිය ඇතුළත් වන අතර ඒ අතර ගල් අඟුරු වඩාත්ම පොරොන්දු වූ එකකි. ගල් අඟුරු මත පදනම් වූ තීන්ත ගල් අඟුරු පූර්වගාමියා ලෙස ගන්නා අතර පූර්ව ප්රතිකාර කිරීමෙන් පසු ඉහළ උෂ්ණත්වයකදී මිනිරන් නිෂ්පාදන බවට පත් කෙරේ.
මෑතකදී, මෙම පත්‍රිකාව මගින් Peng වැනි නව විද්යුත් රසායනික ක්‍රම යෝජනා කරයි, උණු කළ ලවණ විද්යුත් විච්ඡේදනය මගින් කාබන් කළු ග්‍රැෆයිට්වල ඉහළ ස්ඵටික බවට ග්‍රැෆයිට් කිරීමට අපහසුය, පෙති හැඩැති ග්‍රැෆයිට් නැනෝමීටර චිප්ස් අඩංගු මිනිරන් සාම්පලවල විද්යුත් විච්ඡේදනය ඉහළ නිශ්චිත මතුපිට ප්‍රදේශයක් ඇත. ලිතියම් බැටරි සඳහා භාවිතා කරන විට කැතෝඩය ස්වභාවික මිනිරන් වලට වඩා විශිෂ්ට විද්යුත් රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වයක් පෙන්නුම් කරයි.
Zhu et al. 950 ℃ දී විද්යුත් විච්ඡේදනය සඳහා deashing ප්රතිකාර කරන ලද අඩු ගුණාත්මක ගල් අඟුරු CaCl2 උණු කළ ලුණු පද්ධතියට දමා, ලිතියම් අයන බැටරියේ ඇනෝඩය ලෙස භාවිතා කළ විට හොඳ අනුපාත කාර්ය සාධනයක් සහ දිගු චක්‍රීය ආයු කාලයක් පෙන්නුම් කරන ඉහළ ස්ඵටිකතාවයක් සහිත අඩු ගුණාත්මක ගල් අඟුරු ග්‍රැෆයිට් බවට සාර්ථකව පරිවර්තනය කරන ලදී. .
අනාගත කෘතිම මිනිරන් සඳහා නව මාර්ගයක් විවෘත කරන උණු කළ ලුණු විද්යුත් විච්ඡේදනය මගින් විවිධ වර්ගයේ සාම්ප්‍රදායික කාබන් ද්රව්ය මිනිරන් බවට පරිවර්තනය කිරීම ශක්‍ය බව අත්හදා බැලීම පෙන්නුම් කරයි.
1.2 යාන්ත්රණය
උණු කළ ලුණු විද්යුත් විච්ඡේදක ක්රමය කාබන් ද්රව්ය කැතෝඩ ලෙස භාවිතා කරන අතර එය කැතෝඩික් ධ්රැවීකරණය මගින් ඉහළ ස්ඵටිකතාවයක් සහිත මිනිරන් බවට පරිවර්තනය කරයි. වර්තමානයේ, පවතින සාහිත්‍යයේ කැතෝඩික් ධ්‍රැවීකරණයේ විභව පරිවර්තන ක්‍රියාවලියේදී ඔක්සිජන් ඉවත් කිරීම සහ කාබන් පරමාණු දිගු දුර ප්‍රතිසංවිධානය කිරීම ගැන සඳහන් කරයි.
කාබන් ද්රව්යවල ඔක්සිජන් පැවතීම ග්‍රැෆිටීකරණයට යම් ප්‍රමාණයකට බාධාවක් වේ. සාම්ප්‍රදායික ග්රැෆිටේෂන් ක්‍රියාවලියේදී, උෂ්ණත්වය 1600K ට වඩා වැඩි වූ විට ඔක්සිජන් සෙමෙන් ඉවත් කරනු ලැබේ. කෙසේ වෙතත්, කැතෝඩික් ධ්රැවීකරණය හරහා ඩයොක්සයිඩ් කිරීම අතිශයින්ම පහසු වේ.
Peng, ආදිය පළමු වරට අත්හදා බැලීම් වලදී උණු කළ ලුණු විද්යුත් විච්ඡේදනය කැතෝඩික් ධ්රැවීකරණ විභව යාන්ත්රණය ඉදිරිපත් කළේය, එනම් ග්‍රැෆිටීකරණය ආරම්භ කළ යුතු බොහෝ ස්ථානය ඝන කාබන් ක්ෂුද්‍ර ගෝල/විද්යුත් විච්ඡේදක අතුරුමුහුණතෙහි පිහිටා ඇත, පළමු කාබන් ක්ෂුද්‍ර ගෝලය සෑදෙන්නේ මූලික විෂ්කම්භයක් වටා ය. ග්‍රැෆයිට් කවචය, පසුව කිසිවිටක ස්ථායී නිර්ජලීය කාබන් කාබන් පරමාණු සම්පූර්ණයෙන්ම ග්‍රැෆිටීකරණය වන තෙක් වඩා ස්ථායී පිටත මිනිරන් පෙති වෙත පැතිරෙන්නේ නැත.
ග්රැෆිටේෂන් ක්‍රියාවලිය ඔක්සිජන් ඉවත් කිරීමත් සමඟ සිදු වන අතර එය අත්හදා බැලීම් මගින් ද සනාථ වේ.
ජින් සහ අල්. අත්හදා බැලීම් මගින් ද මෙම දෘෂ්ටිකෝණය ඔප්පු කළේය. ග්ලූකෝස් කාබනීකරණයෙන් පසුව, ග්රැෆිටේෂන් (17% ඔක්සිජන් අන්තර්ගතය) සිදු කරන ලදී. ග්‍රැෆිටීකරණයෙන් පසුව, මුල් ඝණ කාබන් ගෝල (රූපය 1a සහ 1c) ග්‍රැෆයිට් නැනෝෂීට් වලින් සමන්විත සිදුරු සහිත කවචයක් සාදන ලදී (රූපය 1b සහ 1d).
කාබන් තන්තු (16% ඔක්සිජන්) විද්යුත් විච්ඡේදනය කිරීමෙන්, සාහිත්‍යයේ අනුමාන කර ඇති පරිවර්තන යාන්ත්‍රණයට අනුව කාබන් තන්තු ග්‍රැෆයිට්කරණයෙන් පසු මිනිරන් නල බවට පරිවර්තනය කළ හැකිය.
දිගු දුර චලනය කාබන් පරමාණුවල කැතෝඩික් ධ්රැවීකරණය යටතේ පවතින බව විශ්වාස කෙරේ, ඉහළ ස්ඵටික මිනිරන් සිට අස්ඵටික කාබන් නැවත සකස් කළ යුතුය, කෘතිම මිනිරන් අද්විතීය පෙති ඔක්සිජන් පරමාණු වලින් ප්‍රයෝජන ලබන නැනෝ ව්‍යුහයන් හැඩගස්වයි, නමුත් මිනිරන් නැනෝමීටර ව්‍යුහයට බලපාන්නේ කෙසේද යන්න පැහැදිලි නැත. කැතෝඩ ප්‍රතික්‍රියාවෙන් පසු කාබන් ඇටසැකිල්ලෙන් ඔක්සිජන් වැනි.
මේ වන විට, යාන්ත්රණය පිළිබඳ පර්යේෂණ තවමත් මූලික අදියරේ පවතින අතර, වැඩිදුර පර්යේෂණ අවශ්‍ය වේ.
1.3 කෘතිම මිනිරන් වල රූප විද්‍යාත්මක ලක්ෂණ
මිනිරන් වල අන්වීක්ෂීය පෘෂ්ඨ රූප විද්‍යාව නිරීක්ෂණය කිරීමට SEM භාවිතා කරයි, 0.2 μm ට අඩු ව්‍යුහාත්මක රූප විද්‍යාව නිරීක්ෂණය කිරීමට TEM භාවිතා කරයි, XRD සහ රමන් වර්ණාවලීක්ෂය ග්‍රැෆයිට් වල ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය සංලක්ෂිත කිරීමට බහුලව භාවිතා වන මාධ්‍යයන් වේ, XRD ස්ඵටික සංලක්ෂිත කිරීමට භාවිතා කරයි. මිනිරන් පිළිබඳ තොරතුරු, සහ මිනිරන්වල දෝෂ සහ අනුපිළිවෙලෙහි මට්ටම හඳුනා ගැනීමට රාමන් වර්ණාවලීක්ෂය භාවිතා වේ.
උණු කළ ලවණ විද්යුත් විච්ඡේදනයේ කැතෝඩ ධ්රැවීකරණය මගින් සකස් කරන ලද මිනිරන් තුළ සිදුරු රාශියක් ඇත. කාබන් කළු විද්යුත් විච්ඡේදනය වැනි විවිධ අමුද්‍රව්‍ය සඳහා පෙති වැනි සිදුරු සහිත නැනෝ ව්‍යුහයන් ලබා ගනී. XRD සහ රමන් වර්ණාවලි විශ්ලේෂණය විද්යුත් විච්ඡේදනය කිරීමෙන් පසු කාබන් කළු මත සිදු කෙරේ.
827 ℃ දී, 1h සඳහා 2.6V වෝල්ටීයතාවයකින් ප්රතිකාර කිරීමෙන් පසු, කාබන් කළු වල රාමන් වර්ණාවලි රූපය වාණිජ මිනිරන් රූපයට සමාන වේ. කාබන් කළු විවිධ උෂ්ණත්වයන් සමඟ ප්රතිකාර කිරීමෙන් පසුව, තියුණු මිනිරන් ලක්ෂණ උච්චය (002) මනිනු ලැබේ. විවර්තන උච්චය (002) මිනිරන් තුළ ඇරෝමැටික කාබන් ස්ථරයේ දිශානතියේ මට්ටම නියෝජනය කරයි.
කාබන් ස්තරය තියුණු වන තරමට එය දිශානුගත වේ.
Zhu අත්හදා බැලීමේ දී කැතෝඩය ලෙස පිරිසිදු කරන ලද බාල ගල් අඟුරු භාවිතා කළ අතර, ග්‍රැෆයිටඩ් නිෂ්පාදනයේ ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය කැටිති සිට විශාල මිනිරන් ව්‍යුහය දක්වා පරිවර්තනය කරන ලද අතර තද මිනිරන් ස්ථරය ද ඉහළ අනුපාත සම්ප්‍රේෂණ ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය යටතේ නිරීක්ෂණය විය.
රාමන් වර්ණාවලිවල, පර්යේෂණාත්මක තත්වයන් වෙනස් වීමත් සමඟ, ID/Ig අගය ද වෙනස් විය. විද්යුත් විච්ඡේදක උෂ්ණත්වය 950 ℃ වූ විට, විද්යුත් විච්ඡේදක කාලය 6h වූ අතර විද්යුත් විච්ඡේදක වෝල්ටීයතාව 2.6V, අඩුම ID/Ig අගය 0.3 වූ අතර D උපරිමය G උපරිමයට වඩා බෙහෙවින් අඩු විය. ඒ අතරම, 2D උච්චයේ පෙනුම ද ඉහළ ඇණවුම් කළ මිනිරන් ව්‍යුහයක් ගොඩනැගීම නියෝජනය කරයි.
XRD රූපයේ ඇති තියුණු (002) විවර්තන උච්චය ද බාල ගල් අඟුරු ඉහළ ස්ඵටිකතාවයක් සහිත මිනිරන් බවට සාර්ථකව පරිවර්තනය කිරීම තහවුරු කරයි.
ග්‍රැෆිටීකරණ ක්‍රියාවලියේදී, උෂ්ණත්වය සහ වෝල්ටීයතාවයේ වැඩි වීම ප්‍රවර්ධනය කිරීමේ කාර්යභාරයක් ඉටු කරනු ඇත, නමුත් අධික වෝල්ටීයතාවයක් මිනිරන් අස්වැන්න අඩු කරයි, සහ අධික උෂ්ණත්වය හෝ දිගු ග්රැෆිටේෂන් කාලය සම්පත් නාස්තියට හේතු වේ, එබැවින් විවිධ කාබන් ද්රව්ය සඳහා , වඩාත් සුදුසු විද්යුත් විච්ඡේදක තත්ත්වයන් ගවේෂණය කිරීම විශේෂයෙන් වැදගත් වේ, අවධානය සහ දුෂ්කරතාවය ද වේ.
මෙම පෙති වැනි පෙති නැනෝ ව්‍යුහය විශිෂ්ට විද්යුත් රසායනික ගුණ ඇත. සිදුරු විශාල සංඛ්‍යාවක් අයන ඉක්මනින් ඇතුළු කිරීමට/ඩීම් කිරීමට ඉඩ සලසයි, බැටරි සඳහා උසස් තත්ත්වයේ කැතෝඩ ද්රව්ය සැපයීම යනාදිය. එබැවින් විද්යුත් රසායනික ක්රමය ග්රැෆිටේෂන් ඉතා විභව ප්‍රස්ථාරීකරණ ක්‍රමයකි.
උණු කළ ලුණු ඉලෙක්ට්රෝඩෙපොසිෂන් ක්රමය
2.1 කාබන් ඩයොක්සයිඩ් ඉලෙක්ට්රෝඩ තැන්පත් කිරීම
වඩාත්ම වැදගත් හරිතාගාර වායුව ලෙස, CO2 විෂ නොවන, හානිකර, ලාභ සහ පහසුවෙන් ලබාගත හැකි පුනර්ජනනීය සම්පතකි. කෙසේ වෙතත්, CO2 හි කාබන් ඉහළම ඔක්සිකරණ තත්වයේ පවතී, එබැවින් CO2 හි ඉහළ තාප ගතික ස්ථායීතාවයක් ඇත, එය නැවත භාවිතා කිරීමට අපහසු වේ.
CO2 විද්යුත් විච්ඡේදනය පිළිබඳ මුල්ම පර්යේෂණ 1960 ගණන්වල සිට සොයා ගත හැක. ඉන්ග්‍රම් සහ අල්. Li2CO3-Na2CO3-K2CO3 හි උණු කළ ලුණු පද්ධතියේ රන් ඉලෙක්ට්‍රෝඩය මත සාර්ථකව සකස් කළ කාබන්.
වෑන් සහ අල්. විවිධ අඩු කිරීමේ විභවයන්හිදී ලබාගත් කාබන් කුඩු වල මිනිරන්, අස්ඵටික කාබන් සහ කාබන් නැනෝ ෆයිබර් ඇතුළු විවිධ ව්‍යුහයන් ඇති බව පෙන්වා දුන්නේය.
CO2 ග්‍රහණය කර ගැනීම සඳහා උණු කළ ලුණු සහ කාබන් ද්රව්ය සාර්ථක කර ගැනීමේ ක්රමය, පර්යේෂණ විද්වතුන් දිගු කාලයකට පසුව කාබන් තැන්පත් වීමේ යාන්ත්රණය සහ අවසාන නිෂ්පාදනයට විද්යුත් විච්ඡේදක තත්වවල බලපෑම කෙරෙහි අවධානය යොමු කර ඇත, ඒවාට විද්යුත් විච්ඡේදක උෂ්ණත්වය, විද්යුත් විච්ඡේදක වෝල්ටීයතාවය සහ සංයුතිය ඇතුළත් වේ උණු කළ ලුණු සහ ඉලෙක්ට්රෝඩ ආදිය, CO2 හි ඉලෙක්ට්රෝඩෙපොසිෂන් සඳහා මිනිරන් ද්රව්යවල ඉහළ කාර්යසාධනයක් සකස් කිරීම ශක්තිමත් පදනමක් දමා ඇත.
ඉලෙක්ට්‍රෝලය වෙනස් කිරීමෙන් සහ ඉහළ CO2 ග්‍රහණය කිරීමේ කාර්යක්ෂමතාවයක් සහිත CaCl2 මත පදනම් වූ උණු කළ ලුණු පද්ධතිය භාවිතා කිරීමෙන්, Hu et al. විද්යුත් විච්ඡේදක උෂ්ණත්වය, ඉලෙක්ට්රෝඩ සංයුතිය සහ උණු කළ ලුණු සංයුතිය වැනි විද්යුත් විච්ඡේදක තත්ත්වයන් අධ්‍යයනය කිරීමෙන් ඉහළ ග්රැෆිටේෂන් උපාධියක් සහ කාබන් නැනෝ ටියුබ් සහ අනෙකුත් නැනෝ ග්‍රැෆයිට් ව්‍යුහයන් සමඟ ග්‍රැෆීන් සාර්ථකව සකස් කර ඇත.
කාබනේට් පද්ධතිය හා සසඳන විට, CaCl2 හි ලාභ සහ පහසුවෙන් ලබා ගත හැකි, ඉහළ සන්නායකතාව, ජලයේ දියවීමට පහසු සහ ඔක්සිජන් අයනවල ඉහළ ද්‍රාව්‍යතාව යන වාසි ඇත, එමඟින් CO2 ඉහළ එකතු කළ අගයක් සහිත මිනිරන් නිෂ්පාදන බවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා න්‍යායාත්මක කොන්දේසි සපයයි.
2.2 පරිවර්තන යාන්ත්රණය
උණු කළ ලුණු වලින් CO2 ඉලෙක්ට්රෝඩ තැන්පත් කිරීම මගින් ඉහළ අගය එකතු කළ කාබන් ද්රව්ය සැකසීම ප්‍රධාන වශයෙන් CO2 ග්‍රහණය සහ වක්‍ර අඩු කිරීම ඇතුළත් වේ. සමීකරණයේ (1) පෙන්වා ඇති පරිදි, CO2 ග්‍රහණය කර ගැනීම නිදහස් O2- උණු කළ ලුණු වලින් සම්පූර්ණ වේ:
CO2+O2-→CO3 2- (1)
වර්තමානයේ, වක්‍ර අඩු කිරීමේ ප්රතික්රියා යාන්ත්‍රණ තුනක් යෝජනා කර ඇත: එක්-පියවර ප්‍රතික්‍රියාව, ද්වි-පියවර ප්රතික්රියා සහ ලෝහ අඩු කිරීමේ ප්රතික්රියා යාන්ත්රණය.
සමීකරණයේ (2) පෙන්වා ඇති පරිදි එක්-පියවර ප්රතික්රියා යාන්ත්රණය මුලින්ම යෝජනා කරන ලද්දේ Ingram විසිනි:
CO3 2-+ 4E – →C+3O2- (2)
සමීකරණයේ (3-4) පෙන්වා ඇති පරිදි පියවර දෙකක ප්රතික්රියා යාන්ත්රණය බෝරුකා සහ වෙනත් අය විසින් යෝජනා කරන ලදී.
CO3 2-+ 2E – →CO2 2-+O2- (3)
CO2 2-+ 2E – →C+2O2- (4)
ලෝහ අඩු කිරීමේ ප්රතික්රියාවේ යාන්ත්රණය Deanhardt et al විසින් යෝජනා කරන ලදී. ඔවුන් විශ්වාස කළේ ලෝහ අයන මුලින්ම කැතෝඩයේ ලෝහ බවට අඩු කළ බවත්, පසුව සමීකරණයේ (5~6) පෙන්වා ඇති පරිදි ලෝහය කාබනේට් අයන බවට අඩු වූ බවත්ය.
M- + E – →M (5)
4 m + M2CO3 – > C + 3 m2o (6)
වර්තමානයේ, එක්-පියවර ප්රතික්රියා යාන්ත්රණය පවතින සාහිත්යය තුළ සාමාන්යයෙන් පිළිගනු ලැබේ.
යින් සහ අල්. Li-Na-K කාබනේට් පද්ධතිය නිකල් කැතෝඩ ලෙසද, ටින් ඩයොක්සයිඩ් ඇනෝඩය ලෙසද, රිදී වයර් යොමු ඉලෙක්ට්‍රෝඩය ලෙසද අධ්‍යයනය කර, නිකල් කැතෝඩයේ දී රූප සටහන 2 (ස්කෑන් කිරීමේ වේගය 100 mV/s) හි චක්‍රීය වෝල්ටමිට්‍රි පරීක්ෂණ රූපය ලබාගෙන සොයා ගන්නා ලදී. සෘණ ස්කෑනිං වලදී එක් අඩුකිරීමේ උච්චතම (-2.0V දී) පමණක් ඇති බව.
එබැවින්, කාබනේට් අඩු කිරීමේදී එක් ප්රතික්රියාවක් පමණක් සිදු වූ බව නිගමනය කළ හැකිය.
Gao et al. එම කාබනේට් පද්ධතියේ එකම චක්‍රීය වෝල්ටීයතාමිතිය ලබා ගන්නා ලදී.
Ge et al. LiCl-Li2CO3 පද්ධතිය තුළ CO2 ග්‍රහණය කර ගැනීමට නිෂ්ක්‍රීය ඇනෝඩය සහ ටංස්ටන් කැතෝඩ භාවිතා කර සමාන රූප ලබා ගත් අතර සෘණ ස්කෑනිං තුළ කාබන් තැන්පත් වීමේ අඩු කිරීමේ උච්චයක් පමණක් දිස් විය.
ක්ෂාරීය ලෝහ උණු කළ ලුණු පද්ධතිය තුළ, කැතෝඩය මගින් කාබන් තැන්පත් වන අතර ක්ෂාර ලෝහ සහ CO ජනනය වේ. කෙසේ වෙතත්, අඩු උෂ්ණත්වයකදී කාබන් තැන්පත් වීමේ ප්රතික්රියාවේ තාප ගතික තත්ත්වයන් අඩු බැවින්, පර්යේෂණයේදී අනාවරණය කර ගත හැක්කේ කාබනේට් කාබන් බවට අඩු කිරීම පමණි.
2.3 මිනිරන් නිෂ්පාදන සකස් කිරීම සඳහා උණු කළ ලුණු මගින් CO2 අල්ලා ගැනීම
ග්‍රැෆීන් සහ කාබන් නැනෝ ටියුබ් වැනි ඉහළ අගයක් එකතු කළ මිනිරන් නැනෝ ද්රව්ය පර්යේෂණාත්මක තත්ත්වයන් පාලනය කිරීමෙන් උණු කළ ලුණුවලින් CO2 ඉලෙක්ට්රෝඩ තැන්පත් කිරීමෙන් සකස් කළ හැක. Hu et al. CaCl2-NaCl-CaO උණු කළ ලවණ පද්ධතියේ කැතෝඩයක් ලෙස මල නොබැඳෙන වානේ භාවිතා කරන ලද අතර විවිධ උෂ්ණත්වවලදී 2.6V නියත වෝල්ටීයතාවයේ තත්ත්වය යටතේ පැය 4 සඳහා විද්යුත් විච්ඡේදනය කරන ලදී.
යකඩ උත්ප්‍රේරණයට සහ මිනිරන් ස්ථර අතර CO හි පුපුරන සුලු බලපෑමට ස්තූතිවන්ත වන අතර, කැතෝඩ මතුපිටින් ග්‍රැෆීන් සොයා ගන්නා ලදී. ග්‍රැෆීන් සකස් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය රූප සටහන 3 හි දැක්වේ.
පින්තූරය
පසුකාලීන අධ්‍යයනයන් CaCl2-NaClCaO උණු කළ ලවණ පද්ධතියේ පදනම මත Li2SO4 එකතු කරන ලදී, විද්යුත් විච්ඡේදක උෂ්ණත්වය 625 ℃, විද්යුත් විච්ඡේදනය පැය 4 කට පසුව, කාබන් කැතෝඩික් තැන්පත් කිරීමේදී ග්‍රැෆීන් සහ කාබන් නැනෝ ටියුබ් සොයා ගත් අතර, අධ්‍යයනයෙන් හෙළි වූයේ Li+ සහ SO4 2 - ග්රැෆිටේෂන් කෙරෙහි ධනාත්මක බලපෑමක් ඇති කිරීමට.
සල්ෆර් ද කාබන් ශරීරයට සාර්ථකව ඒකාබද්ධ වී ඇති අතර විද්යුත් විච්ඡේදක තත්ත්වයන් පාලනය කිරීමෙන් අතිශය තුනී මිනිරන් තහඩු සහ සූතිකා කාබන් ලබා ගත හැක.
ග්‍රැෆීන් සෑදීම සඳහා ඉහළ සහ අඩු විද්යුත් විච්ඡේදක උෂ්ණත්වය වැනි ද්රව්ය ඉතා වැදගත් වේ, 800 ℃ ට වැඩි උෂ්ණත්වය කාබන් වෙනුවට CO ජනනය කිරීමට පහසු වන විට, 950 ℃ ට වඩා වැඩි විට කාබන් තැන්පත් වීම පාහේ සිදු නොවේ, එබැවින් උෂ්ණත්ව පාලනය අතිශයින්ම වැදගත් වේ. ග්‍රැෆීන් සහ කාබන් නැනෝ ටියුබ් නිපදවීමට සහ කැතෝඩය ස්ථායී ග්‍රැෆීන් ජනනය කිරීම සහතික කිරීම සඳහා අවශ්‍ය කාබන් තැන්පත් ප්‍රතික්‍රියාව CO ප්රතික්රියා සහජීවනය ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීම.
මෙම කෘතීන් CO2 මගින් නැනෝ-මිනිරන් නිෂ්පාදන සකස් කිරීම සඳහා නව ක්‍රමයක් සපයයි, එය හරිතාගාර වායූන් ද්‍රාවණය සහ ග්‍රැෆීන් සැකසීම සඳහා ඉතා වැදගත් වේ.
3. සාරාංශය සහ ඉදිරි දැක්ම
නව බලශක්ති කර්මාන්තයේ ශීඝ්‍ර සංවර්ධනයත් සමඟ ස්වභාවික මිනිරන්ට වර්තමාන ඉල්ලුම සපුරාලීමට නොහැකි වී ඇති අතර කෘත්‍රිම මිනිරන් ස්වභාවික මිනිරන්ට වඩා හොඳ භෞතික හා රසායනික ගුණ ඇති බැවින් ලාභදායී, කාර්යක්ෂම සහ පරිසර හිතකාමී ග්‍රැෆයිට්කරණය දිගුකාලීන ඉලක්කයකි.
කැතෝඩික් ධ්රැවීකරණය සහ විද්යුත් රසායනික තැන්පත් කිරීමේ ක්රමය සමඟ ඝන සහ වායුමය අමුද්‍රව්‍යවල විද්යුත් රසායනික ක්‍රම ප්‍රස්ථාරීකරණය, සාම්ප්‍රදායික ග්රැෆිටේෂන් ක්‍රමයට සාපේක්ෂව ඉහළ එකතු කළ අගයක් සහිත මිනිරන් ද්‍රව්‍යවලින් සාර්ථකව ඉවත් විය, විද්යුත් රසායනික ක්රමය ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව, අඩු බලශක්ති පරිභෝජනය, හරිත පාරිසරික ආරක්ෂණය, කුඩා වරණීය ද්රව්ය සඳහා එකම අවස්ථාවේදීම සීමා කිරීම සඳහා, විවිධ විද්යුත් විච්ඡේදක තත්වයන්ට අනුව මිනිරන් ව්‍යුහයේ විවිධ රූප විද්‍යාවේදී සකස් කළ හැකිය.
එය සියලු වර්ගවල අස්ඵටික කාබන් සහ හරිතාගාර වායු වටිනා නැනෝ ව්‍යුහගත මිනිරන් ද්රව්ය බවට පරිවර්තනය කිරීමට ඵලදායී ක්‍රමයක් සපයන අතර හොඳ යෙදුම් අපේක්ෂාවක් ඇත.
වර්තමානයේ මෙම තාක්ෂණය එහි ආරම්භක අවධියේ පවතී. විද්යුත් රසායනික ක්රමය මගින් ග්‍රැෆිටීකරණය පිළිබඳ අධ්‍යයනයන් ස්වල්පයක් ඇති අතර තවමත් බොහෝ නොදන්නා ක්‍රියාවලීන් පවතී. එබැවින්, අමුද්‍රව්‍ය වලින් ආරම්භ කිරීම සහ විවිධ අස්ඵටික කාබන් පිළිබඳ පුළුල් හා ක්‍රමානුකූල අධ්‍යයනයක් සිදු කිරීම අවශ්‍ය වන අතර, ඒ සමඟම ග්‍රැෆයිට් පරිවර්තනයේ තාප ගති විද්‍යාව සහ ගතිකත්වය ගැඹුරු මට්ටමින් ගවේෂණය කිරීම අවශ්‍ය වේ.
මිනිරන් කර්මාන්තයේ අනාගත සංවර්ධනය සඳහා මේවාට දුරදිග යන වැදගත්කමක් ඇත.
පසු කාලය: මැයි-10-2021