Գրաֆիտը բաժանված է արհեստական գրաֆիտի և բնական գրաֆիտի, որի աշխարհում ապացուցված պաշարները կազմում են մոտ 2 միլիարդ տոննա։
Արհեստական գրաֆիտը ստացվում է ածխածին պարունակող նյութերի քայքայման և ջերմային մշակման միջոցով նորմալ ճնշման տակ: Այս փոխակերպման համար անհրաժեշտ է բավականաչափ բարձր ջերմաստիճան և էներգիա որպես շարժիչ ուժ, և անկարգ կառուցվածքը կվերածվի կարգավորված գրաֆիտային բյուրեղային կառուցվածքի:
Գրաֆիտացումը լայն իմաստով ածխածնային նյութի վերադասավորումն է 2000 ℃-ից բարձր ջերմաստիճանում ջերմային մշակման միջոցով, սակայն որոշ ածխածնային նյութեր ենթարկվում են 3000 ℃-ից բարձր ջերմաստիճանի գրաֆիտացման։ Այս տեսակի ածխածնային նյութերը հայտնի են որպես «կարծր ածուխ»։ Հեշտ գրաֆիտացված ածխածնային նյութերի համար ավանդական գրաֆիտացման մեթոդները ներառում են բարձր ջերմաստիճանի և բարձր ճնշման մեթոդ, կատալիտիկ գրաֆիտացում, քիմիական գոլորշու նստեցման մեթոդ և այլն։
Գրաֆիտացումը ածխածնային նյութերի բարձր ավելացված արժեքի օգտագործման արդյունավետ միջոց է: Գիտնականների կողմից կատարված լայնածավալ և խորը հետազոտություններից հետո այն այժմ հիմնականում հասունացել է: Այնուամենայնիվ, որոշ անբարենպաստ գործոններ սահմանափակում են ավանդական գրաֆիտացման կիրառումը արդյունաբերության մեջ, ուստի անխուսափելի միտում է ուսումնասիրել գրաֆիտացման նոր մեթոդներ:
Հալված աղի էլեկտրոլիզի մեթոդը 19-րդ դարից ի վեր ավելի քան մեկ դար զարգացման պատմություն ունի, դրա հիմնական տեսությունը և նոր մեթոդները անընդհատ նորարարության և զարգացման մեջ են, այժմ այլևս սահմանափակված չէ ավանդական մետաղագործական արդյունաբերությամբ, 21-րդ դարի սկզբին հալված աղի համակարգում մետաղը տարրական մետաղների պինդ օքսիդային էլեկտրոլիտիկ վերականգնման նախապատրաստման մեջ դարձել է ավելի ակտիվ ուշադրության կենտրոնում,
Վերջերս մեծ ուշադրություն է գրավել հալված աղի էլեկտրոլիզի միջոցով գրաֆիտային նյութերի պատրաստման նոր մեթոդը։
Կաթոդային բևեռացման և էլեկտրոդեզոդացիայի միջոցով ածխածնային հումքի երկու տարբեր ձևերը վերածվում են բարձր ավելացված արժեք ունեցող նանոգրաֆիտային նյութերի: Համեմատած ավանդական գրաֆիտացման տեխնոլոգիայի հետ, նոր գրաֆիտացման մեթոդն ունի գրաֆիտացման ցածր ջերմաստիճանի և կառավարելի ձևաբանության առավելություններ:
Այս հոդվածում քննարկվում է էլեկտրաքիմիական մեթոդով գրաֆիտացման առաջընթացը, ներկայացվում է այս նոր տեխնոլոգիան, վերլուծվում են դրա առավելություններն ու թերությունները, ինչպես նաև կանխատեսվում է դրա ապագա զարգացման միտումը։
Նախ, հալված աղի էլեկտրոլիտային կաթոդային բևեռացման մեթոդը
1.1 Հումք
Ներկայումս արհեստական գրաֆիտի հիմնական հումքը բարձր գրաֆիտացման աստիճանի ասեղնաձև կոքսն ու խեժաձև կոքսն են, մասնավորապես՝ նավթի մնացորդներից և ածխածնային խեժից որպես հումք՝ ցածր ծակոտկենությամբ, ցածր ծծմբով, ցածր մոխրի պարունակությամբ բարձրորակ ածխածնային նյութեր ստանալու համար, որոնք գրաֆիտացման առավելություններով են, գրաֆիտի վերածվելուց հետո այն ունի լավ հարվածային դիմադրություն, բարձր մեխանիկական ամրություն, ցածր դիմադրություն,
Սակայն, նավթի սահմանափակ պաշարները և տատանվող գները սահմանափակել են դրա զարգացումը, ուստի նոր հումքի որոնումը դարձել է լուծման կարիք ունեցող հրատապ խնդիր։
Ավանդական գրաֆիտացման մեթոդներն ունեն սահմանափակումներ, և տարբեր գրաֆիտացման մեթոդներ օգտագործում են տարբեր հումք։ Ոչ գրաֆիտացված ածխածնի համար ավանդական մեթոդները դժվար թե կարողանան այն գրաֆիտացնել, մինչդեռ հալված աղի էլեկտրոլիզի էլեկտրաքիմիական բանաձևը խախտում է հումքի սահմանափակումները և հարմար է գրեթե բոլոր ավանդական ածխածնային նյութերի համար։
Ավանդական ածխածնային նյութերից են սև ածխածինը, ակտիվացված ածուխը, ածուխը և այլն, որոնցից ամենախոստումնալիցը ածուխն է: Ածխի վրա հիմնված թանաքը որպես նախորդ օգտագործում է ածուխը և նախնական մշակումից հետո բարձր ջերմաստիճանում պատրաստվում է գրաֆիտային արտադրանքի:
Վերջերս այս հոդվածում առաջարկվում են նոր էլեկտրաքիմիական մեթոդներ, ինչպիսին է Պենգի մեթոդը, որտեղ հալված աղի էլեկտրոլիզի միջոցով ածխածնի գրաֆիտացումը քիչ հավանական է գրաֆիտացված՝ վերածելով այն գրաֆիտի բարձր բյուրեղայնության։ Գրաֆիտային նմուշների էլեկտրոլիզը, որոնք պարունակում են թերթիկի ձև ունեցող գրաֆիտային նանոմետրային չիպսեր, ունի բարձր տեսակարար մակերես, և լիթիումային մարտկոցի կաթոդի համար օգտագործվելիս ցույց է տվել գերազանց էլեկտրաքիմիական կատարողականություն, քան բնական գրաֆիտը։
Չժուն և այլք մոխրազերծված ցածրորակ ածուխը տեղադրեցին CaCl2 հալված աղի համակարգի մեջ՝ 950 ℃ ջերմաստիճանում էլեկտրոլիզի համար, և հաջողությամբ ցածրորակ ածուխը վերածեցին բարձր բյուրեղայնությամբ գրաֆիտի, որը ցույց տվեց լավ արագության կատարողականություն և երկար ցիկլի կյանք՝ լիթիում-իոնային մարտկոցի անոդի կարգավիճակում օգտագործվելիս։
Փորձը ցույց է տալիս, որ հնարավոր է տարբեր տեսակի ավանդական ածխածնային նյութերը վերածել գրաֆիտի՝ հալված աղի էլեկտրոլիզի միջոցով, ինչը նոր ճանապարհ է բացում ապագա սինթետիկ գրաֆիտի համար։
1.2 մեխանիզմը
Հալված աղի էլեկտրոլիզի մեթոդը որպես կաթոդ օգտագործում է ածխածնային նյութ և կաթոդային բևեռացման միջոցով այն վերածում է բարձր բյուրեղայինությամբ գրաֆիտի: Ներկայումս գոյություն ունեցող գրականության մեջ նշվում է թթվածնի հեռացումը և ածխածնի ատոմների երկար հեռավորության վրա վերադասավորումը կաթոդային բևեռացման պոտենցիալ փոխակերպման գործընթացում:
Ածխածնային նյութերում թթվածնի առկայությունը որոշ չափով կխոչընդոտի գրաֆիտացմանը: Ավանդական գրաֆիտացման գործընթացում թթվածինը դանդաղորեն կհեռացվի, երբ ջերմաստիճանը բարձր է 1600K-ից: Այնուամենայնիվ, չափազանց հարմար է դեօքսիդացնել կաթոդային բևեռացման միջոցով:
Պենգը և այլք փորձերի ժամանակ առաջին անգամ առաջ քաշեցին հալված աղի էլեկտրոլիզի կաթոդային բևեռացման պոտենցիալի մեխանիզմը, այն է՝ գրաֆիտացումը։ Սկսելու համար ամենաշատը պետք է գտնվեն պինդ ածխածնային միկրոգնդիկների/էլեկտրոլիտի միջերեսում, նախ ածխածնային միկրոգնդիկները ձևավորվում են նույն տրամագծով հիմնական գրաֆիտային թաղանթի շուրջ, ապա անջուր ածխածնի ատոմները տարածվում են ավելի կայուն արտաքին գրաֆիտային փաթիլների վրա, մինչև լիովին գրաֆիտիզացվեն։
Գրաֆիտացման գործընթացը ուղեկցվում է թթվածնի հեռացմամբ, ինչը հաստատվում է նաև փորձերով։
Ջինը և այլք նույնպես ապացուցեցին այս տեսակետը փորձերի միջոցով: Գլյուկոզի ածխածնացումից հետո իրականացվեց գրաֆիտացում (17% թթվածնի պարունակությամբ): Գրաֆիտացումից հետո սկզբնական պինդ ածխածնային գնդիկները (Նկ. 1ա և 1գ) ձևավորեցին գրաֆիտային նանաթերթերից կազմված ծակոտկեն թաղանթ (Նկ. 1բ և 1դ):
Ածխածնային մանրաթելերի էլեկտրոլիզի միջոցով (16% թթվածին), ածխածնային մանրաթելերը կարող են գրաֆիտացումից հետո վերածվել գրաֆիտային խողովակների՝ գրականության մեջ ենթադրվող փոխակերպման մեխանիզմի համաձայն։
Կարծում են, որ երկար հեռավորության վրա շարժումը տեղի է ունենում ածխածնի ատոմների կաթոդային բևեռացման պայմաններում, բարձր բյուրեղային գրաֆիտը պետք է վերածվի ամորֆ ածխածնի վերադասավորելու, սինթետիկ գրաֆիտը եզակի թերթիկների ձևի նանոկառուցվածքներից օգտվում է թթվածնի ատոմներից, բայց գրաֆիտի նանոմետրային կառուցվածքի վրա ազդեցության կոնկրետ եղանակը պարզ չէ, օրինակ՝ կաթոդային ռեակցիայի ժամանակ թթվածինը ածխածնի կմախքից և այլն։
Ներկայումս մեխանիզմի ուսումնասիրությունը դեռևս սկզբնական փուլում է, և անհրաժեշտ են հետագա ուսումնասիրություններ։
1.3 Սինթետիկ գրաֆիտի մորֆոլոգիական բնութագրում
Սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակը (SEM) օգտագործվում է գրաֆիտի մանրադիտակային մակերևույթի ձևաբանությունը դիտարկելու համար, էլեկտրոնային տոմոգրաֆիան (TEM)՝ 0.2 մկմ-ից պակաս կառուցվածքային ձևաբանությունը դիտարկելու համար, ռենտգենյան ճառագայթը (XRD) և Ռամանի սպեկտրոսկոպիան գրաֆիտի միկրոկառուցվածքը բնութագրելու ամենատարածված միջոցներն են, ռենտգենյան ճառագայթը (XRD) օգտագործվում է գրաֆիտի բյուրեղային տեղեկատվությունը բնութագրելու համար, իսկ Ռամանի սպեկտրոսկոպիան՝ գրաֆիտի արատները և կարգի աստիճանը բնութագրելու համար։
Հալված աղի էլեկտրոլիզի կաթոդային բևեռացմամբ պատրաստված գրաֆիտում կան բազմաթիվ ծակոտիներ: Տարբեր հումքի համար, ինչպիսին է ածխածնի սևի էլեկտրոլիզը, ստացվում են թերթիկների նման ծակոտկեն նանոկառուցվածքներ: Էլեկտրոլիզից հետո ածխածնի սևի վրա կատարվում են XRD և Ռամանի սպեկտրի վերլուծություններ:
827 ℃ ջերմաստիճանում, 1 ժամ 2.6 Վ լարմամբ մշակվելուց հետո, ածխածնի սևի Ռամանի սպեկտրալ պատկերը գրեթե նույնն է, ինչ առևտրային գրաֆիտինը: Տարբեր ջերմաստիճաններով ածխածնի սևը մշակվելուց հետո չափվում է գրաֆիտի սուր բնութագրական գագաթնակետը (002): Դիֆրակցիոն գագաթնակետը (002) ներկայացնում է գրաֆիտում արոմատիկ ածխածնի շերտի կողմնորոշման աստիճանը:
Որքան սուր է ածխածնային շերտը, այնքան ավելի կողմնորոշված է այն։
Չժուն փորձի ընթացքում որպես կաթոդ օգտագործեց մաքրված ցածրորակ ածուխը, և գրաֆիտացված արտադրանքի միկրոկառուցվածքը հատիկավորից վերածվեց խոշոր գրաֆիտային կառուցվածքի, իսկ խիտ գրաֆիտային շերտը նույնպես դիտարկվեց բարձր արագության թափանցելիության էլեկտրոնային մանրադիտակի տակ։
Ռամանի սպեկտրներում, փորձարարական պայմանների փոփոխության հետ մեկտեղ, փոխվել է նաև ID/Ig արժեքը։ Երբ էլեկտրոլիտի ջերմաստիճանը 950 ℃ էր, էլեկտրոլիտի ժամանակը 6 ժամ էր, իսկ էլեկտրոլիտի լարումը՝ 2.6 Վ, ամենացածր ID/Ig արժեքը 0.3 էր, իսկ D գագաթնակետը շատ ավելի ցածր էր, քան G գագաթնակետը։ Միևնույն ժամանակ, երկչափ գագաթնակետի ի հայտ գալը նույնպես ցույց է տվել բարձր կարգավորված գրաֆիտային կառուցվածքի ձևավորում։
Ռենտգենյան դիֆրակցիոն պատկերի սուր (002) դիֆրակցիոն գագաթնակետը նույնպես հաստատում է ցածրորակ ածխի հաջող փոխակերպումը բարձր բյուրեղայինությամբ գրաֆիտի։
Գրաֆիտացման գործընթացում ջերմաստիճանի և լարման բարձրացումը կխաղա խթանող դեր, սակայն չափազանց բարձր լարումը կնվազեցնի գրաֆիտի ստացումը, իսկ չափազանց բարձր ջերմաստիճանը կամ գրաֆիտացման չափազանց երկար ժամանակը կհանգեցնի ռեսուրսների վատնման, ուստի տարբեր ածխածնային նյութերի համար հատկապես կարևոր է ուսումնասիրել ամենահարմար էլեկտրոլիտային պայմանները, որոնք նաև ուշադրության կենտրոնում են և դժվար։
Այս թերթիկի նման փաթիլային նանոկառուցվածքն ունի գերազանց էլեկտրաքիմիական հատկություններ: Մեծ թվով ծակոտիները թույլ են տալիս արագ ներմուծել/ապամոնտաժել իոնները՝ ապահովելով բարձրորակ կաթոդային նյութեր մարտկոցների և այլնի համար: Հետևաբար, էլեկտրաքիմիական մեթոդով գրաֆիտացումը շատ պոտենցիալ գրաֆիտացման մեթոդ է:
Հալված աղի էլեկտրոդեզոդիպսացման մեթոդ
2.1 Ածխաթթու գազի էլեկտրոլիտիկ նստեցում
Որպես ամենակարևոր ջերմոցային գազ, CO2-ը նաև ոչ թունավոր, անվնաս, էժան և հեշտությամբ հասանելի վերականգնվող ռեսուրս է: Այնուամենայնիվ, CO2-ում ածխածինը գտնվում է ամենաբարձր օքսիդացման վիճակում, ուստի CO2-ն ունի բարձր թերմոդինամիկ կայունություն, ինչը դժվարացնում է դրա վերօգտագործումը:
CO2 էլեկտրոդեզոդացիայի վերաբերյալ ամենավաղ հետազոտությունները կարելի է հետագծել 1960-ական թվականներին: Ինգրամը և այլք հաջողությամբ ածխածին են պատրաստել ոսկու էլեկտրոդի վրա Li2CO3-Na2CO3-K2CO3 հալված աղային համակարգում:
Վանը և այլք նշել են, որ տարբեր վերականգնման պոտենցիալներով ստացված ածխածնային փոշիները ունեցել են տարբեր կառուցվածքներ, այդ թվում՝ գրաֆիտ, ամորֆ ածխածին և ածխածնային նանոմանրաթելեր։
Հալված աղի միջոցով CO2-ը կլանելու և ածխածնային նյութի պատրաստման եղանակի հաջողության շնորհիվ, երկարատև հետազոտություններից հետո գիտնականները կենտրոնացել են ածխածնի նստվածքի առաջացման մեխանիզմի և էլեկտրոլիզի պայմանների վերջնական արդյունքի վրա ազդեցության վրա, որոնք ներառում են էլեկտրոլիտային ջերմաստիճանը, էլեկտրոլիտային լարումը, հալված աղի և էլեկտրոդների կազմը և այլն, CO2-ի էլեկտրոդազատման համար բարձր արդյունավետությամբ գրաֆիտային նյութերի պատրաստումը ամուր հիմք է դրել։
Էլեկտրոլիտը փոխելով և օգտագործելով CaCl2-ի վրա հիմնված հալված աղի համակարգ՝ ավելի բարձր CO2 կլանման արդյունավետությամբ, Հուն և իր գործընկերները հաջողությամբ պատրաստել են գրաֆեն՝ ավելի բարձր գրաֆիտացման աստիճանով, ինչպես նաև ածխածնային նանոխողովակներ և այլ նանոգրաֆիտային կառուցվածքներ՝ ուսումնասիրելով էլեկտրոլիտիկ պայմանները, ինչպիսիք են էլեկտրոլիզի ջերմաստիճանը, էլեկտրոդի կազմը և հալված աղի կազմը։
Կարբոնատային համակարգի համեմատ, CaCl2-ը ունի էժանության և հեշտ ստացման, բարձր հաղորդունակության, ջրում հեշտ լուծվողի և թթվածնի իոնների ավելի բարձր լուծելիության առավելություններ, որոնք տեսական պայմաններ են ապահովում CO2-ը բարձր ավելացված արժեք ունեցող գրաֆիտային արտադրանքի վերածելու համար։
2.2 Փոխակերպման մեխանիզմ
Բարձր արժեք ունեցող ածխածնային նյութերի պատրաստումը CO2-ի էլեկտրոդեզոդացիայի միջոցով հալված աղից հիմնականում ներառում է CO2-ի կլանումը և անուղղակի վերականգնումը: CO2-ի կլանումն ավարտվում է հալված աղում ազատ O2-ի առկայությամբ, ինչպես ցույց է տրված (1) հավասարման մեջ:
CO2+O2-→CO3 2- (1)
Ներկայումս առաջարկվել են անուղղակի վերականգնման ռեակցիայի երեք մեխանիզմ՝ միափուլ ռեակցիա, երկփուլ ռեակցիա և մետաղների վերականգնման ռեակցիա։
Միափուլ ռեակցիայի մեխանիզմն առաջին անգամ առաջարկվել է Ինգրամի կողմից, ինչպես ցույց է տրված (2) հավասարման մեջ։
CO3 2-+ 4E – →C+3O2- (2)
Երկփուլային ռեակցիայի մեխանիզմը առաջարկվել է Բորուքայի և այլոց կողմից, ինչպես ցույց է տրված (3-4) հավասարման մեջ։
CO3 2-+ 2E – →CO2 2-+O2- (3)
CO2 2-+ 2E – →C+2O2- (4)
Մետաղի վերականգնման ռեակցիայի մեխանիզմը առաջարկել են Դինհարդտը և այլք։ Նրանք կարծում էին, որ մետաղական իոնները նախ կաթոդում վերականգնվում են մինչև մետաղ, իսկ հետո մետաղը վերականգնվում է մինչև կարբոնատային իոններ, ինչպես ցույց է տրված (5~6) հավասարման մեջ։
Մ- + Ե – →Մ (5)
4 մ + M2CO3 – > C + 3 մ2o (6)
Ներկայումս գոյություն ունեցող գրականության մեջ ընդհանուր առմամբ ընդունված է միաստիճան ռեակցիայի մեխանիզմը։
Յինը և իր գործընկերները ուսումնասիրել են Li-Na-K կարբոնատային համակարգը՝ նիկելով որպես կաթոդ, անագի երկօքսիդով՝ որպես անոդ և արծաթե մետաղալարով՝ որպես հղման էլեկտրոդ, և ստացել են Նկար 2-ում (100 մՎ/վ սկանավորման արագություն) ցիկլիկ վոլտամպերմետրիայի թեստի պատկերը նիկելի կաթոդում և պարզել, որ բացասական սկանավորման ժամանակ կար միայն մեկ վերականգնման գագաթնակետ (-2.0 Վ-ում):
Հետևաբար, կարելի է եզրակացնել, որ կարբոնատի վերականգնման ընթացքում տեղի է ունեցել միայն մեկ ռեակցիա։
Գաոն և այլք նույն ցիկլիկ վոլտամպերմետրիան ստացել են նույն կարբոնատային համակարգում։
Գեն և իր գործընկերները LiCl-Li2CO3 համակարգում CO2-ը որսալու համար օգտագործել են իներտ անոդ և վոլֆրամե կաթոդ և ստացել նմանատիպ պատկերներ, և բացասական սկանավորման ժամանակ հայտնաբերվել է միայն ածխածնի նստվածքի նվազեցման գագաթնակետ։
Ալկալիական մետաղի հալված աղային համակարգում կաթոդի կողմից ածխածնի նստեցման ժամանակ կառաջանան ալկալիական մետաղներ և CO2: Սակայն, քանի որ ածխածնի նստեցման ռեակցիայի թերմոդինամիկ պայմանները ավելի ցածր են ցածր ջերմաստիճանում, փորձի ընթացքում կարելի է հայտնաբերել միայն կարբոնատի վերականգնումը ածխածնի:
2.3 CO2-ի կլանումը հալված աղի միջոցով՝ գրաֆիտային արտադրանքներ պատրաստելու համար
Բարձր արժեք ավելացնող գրաֆիտային նանոմատերիալներ, ինչպիսիք են գրաֆենը և ածխածնային նանոխողովակները, կարող են ստացվել CO2-ի էլեկտրոդեզիդացիայի միջոցով հալված աղից՝ վերահսկելով փորձարարական պայմանները: Հուն և իր գործընկերները չժանգոտվող պողպատը օգտագործել են որպես կաթոդ CaCl2-NaCl-CaO հալված աղի համակարգում և էլեկտրոլիզացվել են 4 ժամ՝ տարբեր ջերմաստիճաններում 2.6 Վ հաստատուն լարման պայմաններում:
Երկաթի կատալիզացիայի և գրաֆիտի շերտերի միջև CO-ի պայթուցիկ ազդեցության շնորհիվ կաթոդի մակերեսին հայտնաբերվել է գրաֆեն։ Գրաֆենի ստացման գործընթացը ներկայացված է Նկար 3-ում։
Նկարը
Հետագա ուսումնասիրություններում CaCl2-NaClCaO հալված աղի համակարգի հիման վրա ավելացվել է Li2SO4, էլեկտրոլիզի ջերմաստիճանը կազմել է 625 ℃, 4 ժամ էլեկտրոլիզից հետո, միաժամանակ ածխածնի կաթոդային նստեցման ժամանակ հայտնաբերվել են գրաֆեն և ածխածնային նանոխողովակներ, ուսումնասիրությունը պարզել է, որ Li+-ը և SO42-ը դրական ազդեցություն են ունենում գրաֆիտացման վրա։
Ծծումբը նույնպես հաջողությամբ ինտեգրվում է ածխածնային մարմնի մեջ, և էլեկտրոլիտիկ պայմանները վերահսկելով կարելի է ստանալ գերբարակ գրաֆիտային թերթեր և թելանման ածխածին։
Գրաֆենի առաջացման համար կարևոր է էլեկտրոլիտային բարձր և ցածր ջերմաստիճանների նյութերի օգտագործումը, երբ 800 ℃-ից բարձր ջերմաստիճանում ավելի հեշտ է CO2 առաջացնել ածխածնի փոխարեն, իսկ 950 ℃-ից բարձր ջերմաստիճանում ածխածնի նստվածք գրեթե չկա, ուստի ջերմաստիճանի կարգավորումը չափազանց կարևոր է գրաֆեն և ածխածնային նանոխողովակներ արտադրելու և CO2 ածխածնի նստվածքի ռեակցիայի անհրաժեշտությունը վերականգնելու համար՝ կաթոդում կայուն գրաֆեն առաջացնելու համար։
Այս աշխատանքները ապահովում են CO2-ի միջոցով նանոգրաֆիտային արտադրանքի պատրաստման նոր մեթոդ, որը մեծ նշանակություն ունի ջերմոցային գազերի լուծման և գրաֆենի պատրաստման համար։
3. Ամփոփում և հեռանկար
Նոր էներգետիկ արդյունաբերության արագ զարգացման հետ մեկտեղ, բնական գրաֆիտը չի կարողացել բավարարել ներկայիս պահանջարկը, իսկ արհեստական գրաֆիտն ունի ավելի լավ ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ, քան բնական գրաֆիտը, ուստի էժան, արդյունավետ և էկոլոգիապես մաքուր գրաֆիտացումը երկարաժամկետ նպատակ է։
Էլեկտրաքիմիական մեթոդներով գրաֆիտացումը պինդ և գազային հումքում՝ կաթոդային բևեռացման և էլեկտրաքիմիական նստեցման մեթոդով, հաջողությամբ ստացվել է բարձր ավելացված արժեք ունեցող գրաֆիտային նյութեր։ Գրաֆիտացման ավանդական եղանակի համեմատ, էլեկտրաքիմիական մեթոդն ունի ավելի բարձր արդյունավետություն, ցածր էներգիայի սպառում, էկոլոգիապես մաքուր շրջակա միջավայրի պաշտպանություն, փոքր սահմանափակված ընտրողական նյութերով միաժամանակ, տարբեր էլեկտրոլիզի պայմաններին համապատասխան, կարող է պատրաստվել գրաֆիտի տարբեր ձևաբանության կառուցվածքով։
Այն ապահովում է բոլոր տեսակի ամորֆ ածխածնի և ջերմոցային գազերի արժեքավոր նանոկառուցվածքային գրաֆիտային նյութերի վերածման արդյունավետ միջոց և ունի լավ կիրառման հեռանկար։
Ներկայումս այս տեխնոլոգիան գտնվում է իր սկզբնական փուլում։ Էլեկտրաքիմիական մեթոդով գրաֆիտացման վերաբերյալ քիչ ուսումնասիրություններ կան, և դեռևս կան բազմաթիվ անհայտ գործընթացներ։ Հետևաբար, անհրաժեշտ է սկսել հումքից և անցկացնել տարբեր ամորֆ ածխածնների համապարփակ և համակարգված ուսումնասիրություն, միաժամանակ ավելի խորը ուսումնասիրելով գրաֆիտի փոխակերպման թերմոդինամիկան և դինամիկան։
Սրանք հեռահար նշանակություն ունեն գրաֆիտի արդյունաբերության ապագա զարգացման համար։
Հրապարակման ժամանակը. Մայիսի 10-2021