ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಅನ್ನು ಕೃತಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಮತ್ತು ನೈಸರ್ಗಿಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಎಂದು ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದು ವಿಶ್ವದ ಸಾಬೀತಾಗಿರುವ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಮೀಸಲು ಸುಮಾರು 2 ಬಿಲಿಯನ್ ಟನ್‌ಗಳಷ್ಟಿದೆ.
ಕೃತಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲ-ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ವಸ್ತುಗಳ ವಿಭಜನೆ ಮತ್ತು ಶಾಖ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯ ಮೂಲಕ ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ರೂಪಾಂತರಕ್ಕೆ ಚಾಲನಾ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಸಾಕಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಸ್ತವ್ಯಸ್ತವಾದ ರಚನೆಯು ಕ್ರಮಬದ್ಧವಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯಾಗಿ ರೂಪಾಂತರಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.
ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಎಂದರೆ 2000 ℃ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಶಾಖ ಚಿಕಿತ್ಸೆ ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣುಗಳ ಮರುಜೋಡಣೆಯ ಮೂಲಕ ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುವಿನ ವಿಶಾಲ ಅರ್ಥದಲ್ಲಿ, ಆದಾಗ್ಯೂ 3000 ℃ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿರುವ ಕೆಲವು ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್, ಈ ರೀತಿಯ ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು "ಗಟ್ಟಿಯಾದ ಇದ್ದಿಲು" ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತಿತ್ತು, ಸುಲಭವಾದ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸ್ ಮಾಡಿದ ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ, ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ವಿಧಾನವು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಅಧಿಕ ಒತ್ತಡದ ವಿಧಾನ, ವೇಗವರ್ಧಕ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್, ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣಾ ವಿಧಾನ ಇತ್ಯಾದಿಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ.
ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಇಂಗಾಲಯುಕ್ತ ವಸ್ತುಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೌಲ್ಯವರ್ಧಿತ ಬಳಕೆಗೆ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ. ವಿದ್ವಾಂಸರಿಂದ ವ್ಯಾಪಕ ಮತ್ತು ಆಳವಾದ ಸಂಶೋಧನೆಯ ನಂತರ, ಇದು ಈಗ ಮೂಲತಃ ಪ್ರಬುದ್ಧವಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕೆಲವು ಪ್ರತಿಕೂಲ ಅಂಶಗಳು ಉದ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಅನ್ವಯವನ್ನು ಮಿತಿಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಹೊಸ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸುವುದು ಅನಿವಾರ್ಯ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯಾಗಿದೆ.
19 ನೇ ಶತಮಾನದಿಂದ ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ವಿಧಾನವು ಒಂದು ಶತಮಾನಕ್ಕೂ ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಹೊಂದುತ್ತಿದೆ, ಅದರ ಮೂಲ ಸಿದ್ಧಾಂತ ಮತ್ತು ಹೊಸ ವಿಧಾನಗಳು ನಿರಂತರವಾಗಿ ನಾವೀನ್ಯತೆ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯಲ್ಲಿವೆ, ಈಗ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಲೋಹಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಉದ್ಯಮಕ್ಕೆ ಸೀಮಿತವಾಗಿಲ್ಲ, 21 ನೇ ಶತಮಾನದ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ, ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಘನ ಆಕ್ಸೈಡ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಕಡಿತ ತಯಾರಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಲೋಹದ ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಹೆಚ್ಚು ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿ ಕೇಂದ್ರಬಿಂದುವಾಗಿದೆ,
ಇತ್ತೀಚೆಗೆ, ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪಿನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯಿಂದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸುವ ಹೊಸ ವಿಧಾನವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಗಮನ ಸೆಳೆದಿದೆ.
ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಧ್ರುವೀಕರಣ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡೆಪೊಸಿಷನ್ ಮೂಲಕ, ಇಂಗಾಲದ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಎರಡು ವಿಭಿನ್ನ ರೂಪಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಮೌಲ್ಯದೊಂದಿಗೆ ನ್ಯಾನೊ-ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಸ್ತುಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಹೊಸ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ವಿಧಾನವು ಕಡಿಮೆ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದಾದ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನದ ಪ್ರಯೋಜನಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.
ಈ ಪ್ರಬಂಧವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ವಿಧಾನದಿಂದ ಗ್ರಾಫಿಟೀಕರಣದ ಪ್ರಗತಿಯನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸುತ್ತದೆ, ಈ ಹೊಸ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುತ್ತದೆ, ಅದರ ಅನುಕೂಲಗಳು ಮತ್ತು ಅನಾನುಕೂಲಗಳನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಭವಿಷ್ಯದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯನ್ನು ನಿರೀಕ್ಷಿಸುತ್ತದೆ.
ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟಿಕ್ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಧ್ರುವೀಕರಣ ವಿಧಾನ
೧.೧ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳು
ಪ್ರಸ್ತುತ, ಕೃತಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ ಮುಖ್ಯ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುವೆಂದರೆ ಸೂಜಿ ಕೋಕ್ ಮತ್ತು ಪಿಚ್ ಕೋಕ್, ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಪದವಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ ತೈಲ ಶೇಷ ಮತ್ತು ಕಲ್ಲಿದ್ದಲು ಟಾರ್ ಅನ್ನು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಕಡಿಮೆ ಸರಂಧ್ರತೆ, ಕಡಿಮೆ ಗಂಧಕ, ಕಡಿಮೆ ಬೂದಿ ಅಂಶ ಮತ್ತು ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್‌ನ ಅನುಕೂಲಗಳೊಂದಿಗೆ, ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಆಗಿ ತಯಾರಿಸಿದ ನಂತರ ಪ್ರಭಾವಕ್ಕೆ ಉತ್ತಮ ಪ್ರತಿರೋಧ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ, ಕಡಿಮೆ ಪ್ರತಿರೋಧಕತೆ,
ಆದಾಗ್ಯೂ, ಸೀಮಿತ ತೈಲ ನಿಕ್ಷೇಪಗಳು ಮತ್ತು ಏರಿಳಿತದ ತೈಲ ಬೆಲೆಗಳು ಅದರ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯನ್ನು ನಿರ್ಬಂಧಿಸಿವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಹೊಸ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಹುಡುಕಾಟವು ಪರಿಹರಿಸಬೇಕಾದ ತುರ್ತು ಸಮಸ್ಯೆಯಾಗಿದೆ.
ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ವಿಧಾನಗಳು ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಮತ್ತು ವಿಭಿನ್ನ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ವಿಧಾನಗಳು ವಿಭಿನ್ನ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ. ಗ್ರಾಫಿಟೈಸ್ ಮಾಡದ ಇಂಗಾಲಕ್ಕೆ, ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ವಿಧಾನಗಳು ಅದನ್ನು ಗ್ರಾಫಿಟೈಸ್ ಮಾಡಲು ಅಷ್ಟೇನೂ ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಸೂತ್ರವು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಮಿತಿಯನ್ನು ಭೇದಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬಹುತೇಕ ಎಲ್ಲಾ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.
ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲ ಕಪ್ಪು, ಸಕ್ರಿಯ ಇಂಗಾಲ, ಕಲ್ಲಿದ್ದಲು ಇತ್ಯಾದಿ ಸೇರಿವೆ, ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಕಲ್ಲಿದ್ದಲು ಅತ್ಯಂತ ಭರವಸೆಯದ್ದಾಗಿದೆ. ಕಲ್ಲಿದ್ದಲು ಆಧಾರಿತ ಶಾಯಿಯು ಕಲ್ಲಿದ್ದಲನ್ನು ಪೂರ್ವಗಾಮಿಯಾಗಿ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪೂರ್ವ-ಸಂಸ್ಕರಣೆಯ ನಂತರ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಉತ್ಪನ್ನಗಳಾಗಿ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಇತ್ತೀಚೆಗೆ, ಈ ಪ್ರಬಂಧವು ಪೆಂಗ್‌ನಂತಹ ಹೊಸ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸುತ್ತದೆ, ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪಿನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯಿಂದ ಇಂಗಾಲದ ಕಪ್ಪು ಬಣ್ಣವನ್ನು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣಕ್ಕೆ ಗ್ರಾಫೈಟ್ ಮಾಡುವುದು ಅಸಂಭವವಾಗಿದೆ, ದಳದ ಆಕಾರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ನ್ಯಾನೋಮೀಟರ್ ಚಿಪ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಮಾದರಿಗಳ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗೆ ಬಳಸಿದಾಗ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ಗಿಂತ ಉತ್ತಮ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ.
ಝು ಮತ್ತು ಇತರರು 950 ℃ ನಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಗಾಗಿ ಡೀಶಿಂಗ್ ಸಂಸ್ಕರಿಸಿದ ಕಡಿಮೆ-ಗುಣಮಟ್ಟದ ಕಲ್ಲಿದ್ದಲನ್ನು CaCl2 ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪಿನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಹಾಕಿದರು ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ-ಗುಣಮಟ್ಟದ ಕಲ್ಲಿದ್ದಲನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಫಟಿಕೀಯತೆಯೊಂದಿಗೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಆಗಿ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಿದರು, ಇದು ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಆನೋಡ್ ಆಗಿ ಬಳಸಿದಾಗ ಉತ್ತಮ ದರ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘ ಚಕ್ರ ಜೀವನವನ್ನು ತೋರಿಸಿತು.
ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪಿನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಮೂಲಕ ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದು ಕಾರ್ಯಸಾಧ್ಯ ಎಂದು ಪ್ರಯೋಗವು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಭವಿಷ್ಯದ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ಗೆ ಹೊಸ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ತೆರೆಯುತ್ತದೆ.
೧.೨ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನ
ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪಿನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆ ವಿಧಾನವು ಕಾರ್ಬನ್ ವಸ್ತುವನ್ನು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಆಗಿ ಬಳಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಧ್ರುವೀಕರಣದ ಮೂಲಕ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಫಟಿಕೀಯತೆಯೊಂದಿಗೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ, ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಸಾಹಿತ್ಯವು ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಧ್ರುವೀಕರಣದ ಸಂಭಾವ್ಯ ಪರಿವರ್ತನೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವುದು ಮತ್ತು ಕಾರ್ಬನ್ ಪರಮಾಣುಗಳ ದೀರ್ಘ-ದೂರ ಮರುಜೋಡಣೆಯನ್ನು ಉಲ್ಲೇಖಿಸುತ್ತದೆ.
ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್‌ಗೆ ಸ್ವಲ್ಪ ಮಟ್ಟಿಗೆ ಅಡ್ಡಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ತಾಪಮಾನವು 1600K ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾದಾಗ ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ನಿಧಾನವಾಗಿ ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಧ್ರುವೀಕರಣದ ಮೂಲಕ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣಗೊಳಿಸಲು ಇದು ಅತ್ಯಂತ ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿದೆ.
ಪೆಂಗ್, ಮುಂತಾದವರು ಪ್ರಯೋಗಗಳಲ್ಲಿ ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆ ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಧ್ರುವೀಕರಣ ವಿಭವ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಮುಂದಿಟ್ಟರು, ಅಂದರೆ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಅನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಬೇಕಾದ ಸ್ಥಳವೆಂದರೆ ಘನ ಇಂಗಾಲದ ಸೂಕ್ಷ್ಮಗೋಳಗಳು/ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಇರಿಸುವುದು, ಮೊದಲು ಇಂಗಾಲದ ಸೂಕ್ಷ್ಮಗೋಳವು ಮೂಲ ಒಂದೇ ವ್ಯಾಸದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಶೆಲ್ ಸುತ್ತಲೂ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಎಂದಿಗೂ ಸ್ಥಿರವಲ್ಲದ ಜಲರಹಿತ ಇಂಗಾಲದ ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣುಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಥಿರವಾದ ಹೊರಗಿನ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫ್ಲೇಕ್‌ಗೆ ಹರಡುತ್ತವೆ, ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸ್ ಆಗುವವರೆಗೆ,
ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವುದರೊಂದಿಗೆ ಇರುತ್ತದೆ, ಇದು ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಂದಲೂ ದೃಢೀಕರಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ.
ಜಿನ್ ಮತ್ತು ಇತರರು ಸಹ ಈ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಮೂಲಕ ಸಾಬೀತುಪಡಿಸಿದರು. ಗ್ಲೂಕೋಸ್‌ನ ಕಾರ್ಬೊನೈಸೇಶನ್ ನಂತರ, ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ (17% ಆಮ್ಲಜನಕದ ಅಂಶ) ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ನಂತರ, ಮೂಲ ಘನ ಇಂಗಾಲದ ಗೋಳಗಳು (ಚಿತ್ರ 1a ಮತ್ತು 1c) ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ನ್ಯಾನೊಶೀಟ್‌ಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದ ಸರಂಧ್ರ ಶೆಲ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸಿದವು (ಚಿತ್ರ 1b ಮತ್ತು 1d).
ಸಾಹಿತ್ಯದಲ್ಲಿ ಊಹಿಸಲಾದ ಪರಿವರ್ತನೆ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದ ಪ್ರಕಾರ, ಗ್ರಾಫಿಟೀಕರಣದ ನಂತರ ಕಾರ್ಬನ್ ಫೈಬರ್‌ಗಳ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಮೂಲಕ (16% ಆಮ್ಲಜನಕ), ಕಾರ್ಬನ್ ಫೈಬರ್‌ಗಳನ್ನು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಟ್ಯೂಬ್‌ಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಬಹುದು.
ದೂರದ ಚಲನೆಯು ಕಾರ್ಬನ್ ಪರಮಾಣುಗಳ ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಧ್ರುವೀಕರಣದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿದೆ ಎಂದು ನಂಬಲಾಗಿದೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಫಟಿಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನಿಂದ ಅಸ್ಫಾಟಿಕ ಇಂಗಾಲದ ಮರುಜೋಡಣೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೊಳಿಸಬೇಕು, ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಅನನ್ಯ ದಳಗಳು ಆಮ್ಲಜನಕ ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಪ್ರಯೋಜನ ಪಡೆದ ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ನ್ಯಾನೊಮೀಟರ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಹೇಗೆ ಪ್ರಭಾವಿಸಬೇಕು ಎಂಬುದು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿಲ್ಲ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಬನ್ ಅಸ್ಥಿಪಂಜರದಿಂದ ಆಮ್ಲಜನಕ, ಇತ್ಯಾದಿ.
ಪ್ರಸ್ತುತ, ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದ ಕುರಿತಾದ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಇನ್ನೂ ಆರಂಭಿಕ ಹಂತದಲ್ಲಿದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.
೧.೩ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು
ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ವೀಕ್ಷಿಸಲು SEM ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, 0.2 μm ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಇರುವ ರಚನಾತ್ಮಕ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ವೀಕ್ಷಿಸಲು TEM ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆಯನ್ನು ನಿರೂಪಿಸಲು XRD ಮತ್ತು ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸುವ ವಿಧಾನಗಳಾಗಿವೆ, ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ ಸ್ಫಟಿಕ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ನಿರೂಪಿಸಲು XRD ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ ದೋಷಗಳು ಮತ್ತು ಕ್ರಮಬದ್ಧ ಮಟ್ಟವನ್ನು ನಿರೂಪಿಸಲು ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಯನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪಿನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಧ್ರುವೀಕರಣದಿಂದ ತಯಾರಿಸಿದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನಲ್ಲಿ ಅನೇಕ ರಂಧ್ರಗಳಿವೆ. ಕಾರ್ಬನ್ ಕಪ್ಪು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯಂತಹ ವಿವಿಧ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ, ದಳದಂತಹ ಸರಂಧ್ರ ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ನಂತರ ಕಾರ್ಬನ್ ಕಪ್ಪು ಮೇಲೆ XRD ಮತ್ತು ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ನಡೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
827 ℃ ನಲ್ಲಿ, 1 ಗಂಟೆ ಕಾಲ 2.6V ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಸ್ಕರಿಸಿದ ನಂತರ, ಕಾರ್ಬನ್ ಕಪ್ಪು ಬಣ್ಣದ ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಲ್ ಚಿತ್ರವು ವಾಣಿಜ್ಯ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನಂತೆಯೇ ಇರುತ್ತದೆ. ಕಾರ್ಬನ್ ಕಪ್ಪು ಬಣ್ಣವನ್ನು ವಿಭಿನ್ನ ತಾಪಮಾನಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಸ್ಕರಿಸಿದ ನಂತರ, ತೀಕ್ಷ್ಣವಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣದ ಶಿಖರವನ್ನು (002) ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ವಿವರ್ತನೆಯ ಶಿಖರ (002) ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಆರೊಮ್ಯಾಟಿಕ್ ಇಂಗಾಲದ ಪದರದ ದೃಷ್ಟಿಕೋನದ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ.
ಇಂಗಾಲದ ಪದರವು ತೀಕ್ಷ್ಣವಾಗಿದ್ದಷ್ಟೂ ಅದು ಹೆಚ್ಚು ದಿಕ್ಕಿನತ್ತ ಸಾಗುತ್ತದೆ.
ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ ಝು ಶುದ್ಧೀಕರಿಸಿದ ಕೆಳಮಟ್ಟದ ಕಲ್ಲಿದ್ದಲನ್ನು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಆಗಿ ಬಳಸಿದರು, ಮತ್ತು ಗ್ರಾಫಿಟೈಸ್ ಮಾಡಿದ ಉತ್ಪನ್ನದ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆಯನ್ನು ಹರಳಿನಿಂದ ದೊಡ್ಡ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ರಚನೆಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ದರದ ಪ್ರಸರಣ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಬಿಗಿಯಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಪದರವನ್ನು ಸಹ ಗಮನಿಸಲಾಯಿತು.
ರಾಮನ್ ವರ್ಣಪಟಲದಲ್ಲಿ, ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳ ಬದಲಾವಣೆಯೊಂದಿಗೆ, ID/ Ig ಮೌಲ್ಯವೂ ಬದಲಾಯಿತು. ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದನದ ತಾಪಮಾನವು 950 ℃ ಆಗಿದ್ದಾಗ, ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದನದ ಸಮಯ 6 ಗಂಟೆಗಳು, ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದನದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ 2.6V ಆಗಿತ್ತು, ಕಡಿಮೆ ID/ Ig ಮೌಲ್ಯವು 0.3 ಆಗಿತ್ತು, ಮತ್ತು D ಶಿಖರವು G ಶಿಖರಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿತ್ತು. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, 2D ಶಿಖರದ ನೋಟವು ಹೆಚ್ಚು ಕ್ರಮಬದ್ಧವಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ರಚನೆಯ ರಚನೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ.
XRD ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿನ ತೀಕ್ಷ್ಣವಾದ (002) ವಿವರ್ತನೆಯ ಶಿಖರವು ಕೆಳಮಟ್ಟದ ಕಲ್ಲಿದ್ದಲನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಫಟಿಕೀಯತೆಯೊಂದಿಗೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಆಗಿ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದನ್ನು ದೃಢಪಡಿಸುತ್ತದೆ.
ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಹೆಚ್ಚಳವು ಉತ್ತೇಜಕ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಇಳುವರಿಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚು ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಸಮಯವು ಸಂಪನ್ಮೂಲಗಳ ವ್ಯರ್ಥಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ವಿಭಿನ್ನ ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ, ಇದು ಅತ್ಯಂತ ಸೂಕ್ತವಾದ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ, ಇದು ಗಮನ ಮತ್ತು ತೊಂದರೆಯಾಗಿದೆ.
ಈ ದಳದಂತಹ ಫ್ಲೇಕ್ ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯ ರಂಧ್ರಗಳು ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಸೇರಿಸಲು/ಡೀಂಬೆಡ್ ಮಾಡಲು ಅವಕಾಶ ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತವೆ, ಇದು ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಇತ್ಯಾದಿಗಳಿಗೆ ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ವಿಧಾನದ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಬಹಳ ಸಂಭಾವ್ಯ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ.
ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪು ವಿದ್ಯುದ್ವಾರೀಕರಣ ವಿಧಾನ
೨.೧ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್‌ನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯ ನಿಕ್ಷೇಪ
ಅತ್ಯಂತ ಪ್ರಮುಖವಾದ ಹಸಿರುಮನೆ ಅನಿಲವಾಗಿ, CO2 ವಿಷಕಾರಿಯಲ್ಲದ, ನಿರುಪದ್ರವ, ಅಗ್ಗದ ಮತ್ತು ಸುಲಭವಾಗಿ ಲಭ್ಯವಿರುವ ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಸಂಪನ್ಮೂಲವಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, CO2 ನಲ್ಲಿರುವ ಇಂಗಾಲವು ಅತ್ಯಧಿಕ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ CO2 ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣಬಲ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಇದು ಮರುಬಳಕೆ ಮಾಡಲು ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿಸುತ್ತದೆ.
CO2 ವಿದ್ಯುದ್ವಾರ ನಿಕ್ಷೇಪಣದ ಕುರಿತಾದ ಆರಂಭಿಕ ಸಂಶೋಧನೆಯನ್ನು 1960 ರ ದಶಕದಲ್ಲಿ ಗುರುತಿಸಬಹುದು. ಇಂಗ್ರಾಮ್ ಮತ್ತು ಇತರರು Li2CO3-Na2CO3-K2CO3 ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಚಿನ್ನದ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಮೇಲೆ ಇಂಗಾಲವನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ತಯಾರಿಸಿದರು.
ವಿಭಿನ್ನ ಕಡಿತ ವಿಭವಗಳಲ್ಲಿ ಪಡೆದ ಇಂಗಾಲದ ಪುಡಿಗಳು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್, ಅಸ್ಫಾಟಿಕ ಇಂಗಾಲ ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲದ ನ್ಯಾನೊಫೈಬರ್‌ಗಳು ಸೇರಿದಂತೆ ವಿಭಿನ್ನ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಎಂದು ವ್ಯಾನ್ ಮತ್ತು ಇತರರು ಗಮನಸೆಳೆದರು.
CO2 ಅನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿಯಲು ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪು ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುವಿನ ಯಶಸ್ಸಿನ ತಯಾರಿ ವಿಧಾನದ ಮೂಲಕ, ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಸಂಶೋಧನಾ ವಿದ್ವಾಂಸರು ಇಂಗಾಲದ ಶೇಖರಣಾ ರಚನೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮ ಉತ್ಪನ್ನದ ಮೇಲೆ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳ ಪರಿಣಾಮದ ಮೇಲೆ ಗಮನಹರಿಸಿದ್ದಾರೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ತಾಪಮಾನ, ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪು ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಸಂಯೋಜನೆ ಇತ್ಯಾದಿ ಸೇರಿವೆ. CO2 ನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಗಾಗಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಸ್ತುಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ತಯಾರಿಕೆಯು ಘನ ಅಡಿಪಾಯವನ್ನು ಹಾಕಿದೆ.
ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಅನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ CO2 ಸೆರೆಹಿಡಿಯುವ ದಕ್ಷತೆಯೊಂದಿಗೆ CaCl2-ಆಧಾರಿತ ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಹು ಮತ್ತು ಇತರರು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ತಾಪಮಾನ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಸಂಯೋಜನೆ ಮತ್ತು ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪು ಸಂಯೋಜನೆಯಂತಹ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟಿಕ್ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಹೆಚ್ಚಿನ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಪದವಿ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಬನ್ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಇತರ ನ್ಯಾನೊಗ್ರಾಫೈಟ್ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಅನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ತಯಾರಿಸಿದರು.
ಕಾರ್ಬೊನೇಟ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, CaCl2 ಅಗ್ಗದ ಮತ್ತು ಸುಲಭವಾಗಿ ಪಡೆಯುವುದು, ಹೆಚ್ಚಿನ ವಾಹಕತೆ, ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಕರಗಲು ಸುಲಭ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕ ಅಯಾನುಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕರಗುವಿಕೆಯ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಇದು CO2 ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೌಲ್ಯವರ್ಧಿತ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಉತ್ಪನ್ನಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.
೨.೨ ರೂಪಾಂತರ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನ
ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪಿನಿಂದ CO2 ಅನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡೈಪೋಸಿಷನ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೌಲ್ಯವರ್ಧಿತ ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ CO2 ಸೆರೆಹಿಡಿಯುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಪರೋಕ್ಷ ಕಡಿತವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಸಮೀಕರಣ (1) ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪಿನಲ್ಲಿ ಉಚಿತ O2- ನಿಂದ CO2 ಸೆರೆಹಿಡಿಯುವಿಕೆ ಪೂರ್ಣಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ:
CO2+O2-→CO3 2- (1)
ಪ್ರಸ್ತುತ, ಮೂರು ಪರೋಕ್ಷ ಕಡಿತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಲಾಗಿದೆ: ಒಂದು-ಹಂತದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ, ಎರಡು-ಹಂತದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಮತ್ತು ಲೋಹದ ಕಡಿತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನ.
ಸಮೀಕರಣ (2) ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಒಂದು ಹಂತದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಮೊದಲು ಇಂಗ್ರಾಮ್ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು:
CO3 2-+ 4E – →C+3O2- (2)
ಸಮೀಕರಣ (3-4) ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಎರಡು-ಹಂತದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಬೊರುಕ್ಕಾ ಮತ್ತು ಇತರರು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು:
CO3 2-+ 2E – →CO2 2-+O2- (3)
CO2 2-+ 2E – →C+2O2- (4)
ಲೋಹ ಕಡಿತ ಕ್ರಿಯೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಡೀನ್‌ಹಾರ್ಡ್ ಮತ್ತು ಇತರರು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು. ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಮೊದಲು ಲೋಹದ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಲೋಹಕ್ಕೆ ಇಳಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ನಂತರ ಲೋಹವನ್ನು ಕಾರ್ಬೊನೇಟ್ ಅಯಾನುಗಳಾಗಿ ಇಳಿಸಲಾಯಿತು ಎಂದು ಅವರು ನಂಬಿದ್ದರು, ಸಮೀಕರಣ (5~6) ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ:
ಎಂ- + ಇ – → ಎಂ (5)
4 ಮೀ + M2CO3 – > ಸಿ + 3 ಮೀ2o (6)
ಪ್ರಸ್ತುತ, ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಸಾಹಿತ್ಯದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಹಂತದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅಂಗೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಯಿನ್ ಮತ್ತು ಇತರರು ಲಿ-ನಾ-ಕೆ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಆಗಿ ನಿಕಲ್, ಆನೋಡ್ ಆಗಿ ಟಿನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ಉಲ್ಲೇಖ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವಾಗಿ ಬೆಳ್ಳಿ ತಂತಿಯೊಂದಿಗೆ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದರು ಮತ್ತು ಚಿತ್ರ 2 ರಲ್ಲಿ ನಿಕಲ್ ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ (100 mV/s ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ದರ) ಸೈಕ್ಲಿಕ್ ವೋಲ್ಟಮೆಟ್ರಿ ಪರೀಕ್ಷಾ ಅಂಕಿಅಂಶವನ್ನು ಪಡೆದರು ಮತ್ತು ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ ಕೇವಲ ಒಂದು ಕಡಿತ ಶಿಖರ (-2.0V ನಲ್ಲಿ) ಇರುವುದನ್ನು ಕಂಡುಕೊಂಡರು.
ಆದ್ದರಿಂದ, ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ ಕಡಿತದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ಒಂದು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸಂಭವಿಸಿದೆ ಎಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಬಹುದು.
ಗಾವೊ ಮತ್ತು ಇತರರು ಅದೇ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಅದೇ ಆವರ್ತಕ ವೋಲ್ಟಮೆಟ್ರಿಯನ್ನು ಪಡೆದರು.
Ge et al. LiCl-Li2CO3 ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ CO2 ಅನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿಯಲು ಜಡ ಆನೋಡ್ ಮತ್ತು ಟಂಗ್‌ಸ್ಟನ್ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿದರು ಮತ್ತು ಇದೇ ರೀತಿಯ ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಪಡೆದರು, ಮತ್ತು ಋಣಾತ್ಮಕ ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲದ ಶೇಖರಣೆಯ ಕಡಿತದ ಶಿಖರ ಮಾತ್ರ ಕಾಣಿಸಿಕೊಂಡಿತು.
ಕ್ಷಾರೀಯ ಲೋಹದ ಕರಗಿದ ಲವಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ, ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ನಿಂದ ಇಂಗಾಲವು ಶೇಖರಣೆಯಾದಾಗ ಕ್ಷಾರ ಲೋಹಗಳು ಮತ್ತು CO ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲದ ಶೇಖರಣಾ ಕ್ರಿಯೆಯ ಉಷ್ಣಬಲ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ ಅನ್ನು ಇಂಗಾಲಕ್ಕೆ ಇಳಿಸುವುದನ್ನು ಮಾತ್ರ ಕಂಡುಹಿಡಿಯಬಹುದು.
2.3 ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪಿನಿಂದ CO2 ಸೆರೆಹಿಡಿಯುವಿಕೆ
ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಬನ್ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್‌ಗಳಂತಹ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೌಲ್ಯವರ್ಧಿತ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ನ್ಯಾನೊಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ಗಳನ್ನು ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪಿನಿಂದ CO2 ಅನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಪೋಸಿಷನ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಮೂಲಕ ತಯಾರಿಸಬಹುದು. ಹು ಮತ್ತು ಇತರರು CaCl2-NaCl-CaO ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಸ್ಟೇನ್‌ಲೆಸ್ ಸ್ಟೀಲ್ ಅನ್ನು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಆಗಿ ಬಳಸಿದರು ಮತ್ತು ವಿಭಿನ್ನ ತಾಪಮಾನಗಳಲ್ಲಿ 2.6V ಸ್ಥಿರ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ 4 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆ ಮಾಡಿದರು.
ಕಬ್ಬಿಣದ ವೇಗವರ್ಧನೆ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಪದರಗಳ ನಡುವೆ CO ಯ ಸ್ಫೋಟಕ ಪರಿಣಾಮದಿಂದಾಗಿ, ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಕಂಡುಬಂದಿದೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ತಯಾರಿಕೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಚಿತ್ರ 3 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಚಿತ್ರ
ನಂತರದ ಅಧ್ಯಯನಗಳು CaCl2-NaClCaO ಕರಗಿದ ಉಪ್ಪು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ Li2SO4 ಅನ್ನು ಸೇರಿಸಿದವು, ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ತಾಪಮಾನವು 625 ℃ ಆಗಿತ್ತು, 4 ಗಂಟೆಗಳ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ನಂತರ, ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲದ ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಶೇಖರಣೆಯಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲದ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್‌ಗಳು ಕಂಡುಬಂದವು, ಅಧ್ಯಯನವು Li+ ಮತ್ತು SO4 2- ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಮೇಲೆ ಸಕಾರಾತ್ಮಕ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ತರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಹಿಡಿದಿದೆ.
ಸಲ್ಫರ್ ಅನ್ನು ಇಂಗಾಲದ ದೇಹಕ್ಕೆ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಸಂಯೋಜಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದನದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅತಿ ತೆಳುವಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಹಾಳೆಗಳು ಮತ್ತು ತಂತು ಇಂಗಾಲವನ್ನು ಪಡೆಯಬಹುದು.
ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ರಚನೆಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟಿಕ್ ತಾಪಮಾನದಂತಹ ವಸ್ತುಗಳು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿವೆ, 800 ℃ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವು ಇಂಗಾಲದ ಬದಲಿಗೆ CO ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಸುಲಭವಾದಾಗ, 950 ℃ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲದ ಶೇಖರಣೆ ಬಹುತೇಕ ಇರುವುದಿಲ್ಲ, ಆದ್ದರಿಂದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲದ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್‌ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ತಾಪಮಾನ ನಿಯಂತ್ರಣವು ಅತ್ಯಂತ ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಸ್ಥಿರ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವುದನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಅಗತ್ಯ ಇಂಗಾಲದ ಶೇಖರಣಾ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ CO ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸಿನರ್ಜಿಯನ್ನು ಪುನಃಸ್ಥಾಪಿಸುತ್ತದೆ.
ಈ ಕೃತಿಗಳು CO2 ಬಳಸಿ ನ್ಯಾನೊ-ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಹೊಸ ವಿಧಾನವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಹಸಿರುಮನೆ ಅನಿಲಗಳ ದ್ರಾವಣ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ತಯಾರಿಕೆಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಹತ್ವದ್ದಾಗಿದೆ.
3. ಸಾರಾಂಶ ಮತ್ತು ದೃಷ್ಟಿಕೋನ
ಹೊಸ ಇಂಧನ ಉದ್ಯಮದ ತ್ವರಿತ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯೊಂದಿಗೆ, ನೈಸರ್ಗಿಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಪ್ರಸ್ತುತ ಬೇಡಿಕೆಯನ್ನು ಪೂರೈಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಕೃತಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ಗಿಂತ ಉತ್ತಮ ಭೌತಿಕ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅಗ್ಗದ, ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಮತ್ತು ಪರಿಸರ ಸ್ನೇಹಿ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಗುರಿಯಾಗಿದೆ.
ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಧ್ರುವೀಕರಣ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಶೇಖರಣೆಯ ವಿಧಾನದೊಂದಿಗೆ ಘನ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಗ್ರಾಫಿಟೀಕರಣವನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಮೌಲ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಹೊರತೆಗೆಯಲಾಯಿತು, ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಗ್ರಾಫಿಟೀಕರಣ ವಿಧಾನಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ವಿಧಾನವು ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆ, ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಬಳಕೆ, ಹಸಿರು ಪರಿಸರ ಸಂರಕ್ಷಣೆ, ಒಂದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಆಯ್ದ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸಲಾದ ಸಣ್ಣದಕ್ಕೆ, ವಿಭಿನ್ನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ರಚನೆಯ ವಿಭಿನ್ನ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ತಯಾರಿಸಬಹುದು,
ಇದು ಎಲ್ಲಾ ರೀತಿಯ ಅಸ್ಫಾಟಿಕ ಇಂಗಾಲ ಮತ್ತು ಹಸಿರುಮನೆ ಅನಿಲಗಳನ್ನು ಅಮೂಲ್ಯವಾದ ನ್ಯಾನೊ-ರಚನಾತ್ಮಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಸ್ತುಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ಅನ್ವಯಿಕ ನಿರೀಕ್ಷೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.
ಪ್ರಸ್ತುತ, ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಶೈಶವಾವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ವಿಧಾನದಿಂದ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಕುರಿತು ಕೆಲವು ಅಧ್ಯಯನಗಳಿವೆ ಮತ್ತು ಇನ್ನೂ ಅನೇಕ ತಿಳಿದಿಲ್ಲದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿ ವಿವಿಧ ಅಸ್ಫಾಟಿಕ ಇಂಗಾಲಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಸಮಗ್ರ ಮತ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥಿತ ಅಧ್ಯಯನವನ್ನು ನಡೆಸುವುದು ಮತ್ತು ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಆಳವಾದ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಅನ್ವೇಷಿಸುವುದು ಅವಶ್ಯಕ.
ಗ್ರಾಫೈಟ್ ಉದ್ಯಮದ ಭವಿಷ್ಯದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಇವು ದೂರಗಾಮಿ ಮಹತ್ವವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ.
ಪೋಸ್ಟ್ ಸಮಯ: ಮೇ-10-2021