গ্রাফাইটকে কৃত্রিম গ্রাফাইট এবং প্রাকৃতিক গ্রাফাইটে ভাগ করা হয়েছে, বিশ্বের প্রমাণিত প্রাকৃতিক গ্রাফাইটের মজুদ প্রায় 2 বিলিয়ন টন।
কৃত্রিম গ্রাফাইট স্বাভাবিক চাপে কার্বন-ধারণকারী পদার্থের পচন এবং তাপ চিকিত্সা দ্বারা প্রাপ্ত হয়। এই রূপান্তরের জন্য চালিকা শক্তি হিসাবে যথেষ্ট উচ্চ তাপমাত্রা এবং শক্তি প্রয়োজন, এবং বিকৃত কাঠামো একটি আদেশকৃত গ্রাফাইট স্ফটিক কাঠামোতে রূপান্তরিত হবে।
2000 ℃ উচ্চ তাপমাত্রার তাপ চিকিত্সা কার্বন পরমাণুর পুনর্বিন্যাসের মাধ্যমে গ্রাফিটাইজেশন হল কার্বনাসিয়াস উপাদানের বিস্তৃত অর্থে, তবে 3000 ℃ গ্রাফিটাইজেশনের উপরে উচ্চ তাপমাত্রায় কিছু কার্বন উপাদান, এই ধরনের কার্বন উপাদানগুলি "হার্ড চারকোল" হিসাবে পরিচিত ছিল। সহজ গ্রাফিটাইজড কার্বন উপকরণ, ঐতিহ্যগত গ্রাফিটাইজেশন পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে উচ্চ তাপমাত্রা এবং উচ্চ চাপ পদ্ধতি, অনুঘটক গ্রাফিটাইজেশন, রাসায়নিক বাষ্প জমা করার পদ্ধতি ইত্যাদি।
গ্রাফিটাইজেশন হল কার্বোনাসীয় পদার্থের উচ্চ সংযোজন মূল্য ব্যবহারের একটি কার্যকর উপায়। পণ্ডিতদের ব্যাপক এবং গভীর গবেষণার পর, এটি এখন মূলত পরিণত। যাইহোক, কিছু প্রতিকূল কারণ শিল্পে ঐতিহ্যগত গ্রাফিটাইজেশনের প্রয়োগকে সীমিত করে, তাই নতুন গ্রাফিটাইজেশন পদ্ধতিগুলি অন্বেষণ করা একটি অনিবার্য প্রবণতা।
19 শতকের থেকে গলিত লবণ ইলেক্ট্রোলাইসিস পদ্ধতিটি বিকাশের এক শতাব্দীরও বেশি ছিল, এর মৌলিক তত্ত্ব এবং নতুন পদ্ধতিগুলি ক্রমাগত উদ্ভাবন এবং বিকাশ, এখন আর ঐতিহ্যগত ধাতুবিদ্যা শিল্পের মধ্যে সীমাবদ্ধ নয়, 21 শতকের শুরুতে, ধাতু গলিত লবণ সিস্টেম কঠিন অক্সাইড ইলেক্ট্রোলাইটিক হ্রাস প্রস্তুতি মৌল ধাতু আরো সক্রিয় ফোকাস হয়ে উঠেছে,
সম্প্রতি, গলিত লবণ ইলেক্ট্রোলাইসিস দ্বারা গ্রাফাইট উপকরণ প্রস্তুত করার জন্য একটি নতুন পদ্ধতি অনেক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে।
ক্যাথোডিক পোলারাইজেশন এবং ইলেক্ট্রোডিপোজিশনের মাধ্যমে, কার্বন কাঁচামালের দুটি ভিন্ন রূপ উচ্চ সংযোজিত মান সহ ন্যানো-গ্রাফাইট পদার্থে রূপান্তরিত হয়। প্রথাগত গ্রাফিটাইজেশন প্রযুক্তির সাথে তুলনা করে, নতুন গ্রাফিটাইজেশন পদ্ধতিতে নিম্ন গ্রাফিটাইজেশন তাপমাত্রা এবং নিয়ন্ত্রণযোগ্য রূপবিদ্যার সুবিধা রয়েছে।
এই কাগজটি বৈদ্যুতিক রাসায়নিক পদ্ধতির দ্বারা গ্রাফিটাইজেশনের অগ্রগতি পর্যালোচনা করে, এই নতুন প্রযুক্তির পরিচয় দেয়, এর সুবিধা এবং অসুবিধাগুলি বিশ্লেষণ করে এবং এর ভবিষ্যত বিকাশের প্রবণতাকে সম্ভাবনা দেয়।
প্রথমত, গলিত লবণ ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাথোড মেরুকরণ পদ্ধতি
1.1 কাঁচামাল
বর্তমানে, কৃত্রিম গ্রাফাইটের প্রধান কাঁচামাল হল সুই কোক এবং উচ্চ গ্রাফিটাইজেশন ডিগ্রির পিচ কোক, যেমন তেলের অবশিষ্টাংশ এবং কয়লা আলকাতরা কাঁচামাল হিসাবে উচ্চ মানের কার্বন উপাদান তৈরি করতে, কম ছিদ্রযুক্ত, কম সালফার, কম ছাই। গ্রাফাইটাইজেশনের বিষয়বস্তু এবং সুবিধা, গ্রাফাইটে তৈরির পর প্রভাবের ভালো প্রতিরোধ ক্ষমতা, উচ্চ যান্ত্রিক শক্তি, কম প্রতিরোধ ক্ষমতা,
যাইহোক, সীমিত তেলের মজুদ এবং ওঠানামা করা তেলের দাম এর বিকাশকে সীমাবদ্ধ করেছে, তাই নতুন কাঁচামাল চাওয়া একটি জরুরী সমস্যা হয়ে দাঁড়িয়েছে সমাধান করা।
প্রথাগত গ্রাফিটাইজেশন পদ্ধতির সীমাবদ্ধতা রয়েছে এবং বিভিন্ন গ্রাফিটাইজেশন পদ্ধতি বিভিন্ন কাঁচামাল ব্যবহার করে। নন-গ্রাফিটাইজড কার্বনের জন্য, ঐতিহ্যগত পদ্ধতিগুলি খুব কমই এটিকে গ্রাফিটাইজ করতে পারে, যখন গলিত লবণ ইলেক্ট্রোলাইসিসের বৈদ্যুতিন রাসায়নিক সূত্র কাঁচামালের সীমাবদ্ধতার মধ্য দিয়ে ভেঙ্গে যায় এবং প্রায় সমস্ত ঐতিহ্যবাহী কার্বন পদার্থের জন্য উপযুক্ত।
ঐতিহ্যবাহী কার্বন উপাদানের মধ্যে রয়েছে কার্বন ব্ল্যাক, অ্যাক্টিভেটেড কার্বন, কয়লা ইত্যাদি, যার মধ্যে কয়লা সবচেয়ে আশাব্যঞ্জক। কয়লা-ভিত্তিক কালি কয়লাকে অগ্রদূত হিসাবে গ্রহণ করে এবং প্রাক-চিকিত্সা করার পরে উচ্চ তাপমাত্রায় গ্রাফাইট পণ্যগুলিতে প্রস্তুত করা হয়।
সম্প্রতি, এই কাগজটি একটি নতুন ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পদ্ধতির প্রস্তাব করেছে, যেমন পেং, গলিত লবণ ইলেক্ট্রোলাইসিস দ্বারা গ্রাফাইটের উচ্চ স্ফটিকের মধ্যে কার্বন কালো গ্রাফাইটেড করার সম্ভাবনা নেই, পাপড়ি আকৃতির গ্রাফাইট ন্যানোমিটার চিপস ধারণকারী গ্রাফাইট নমুনার ইলেক্ট্রোলাইসিস, উচ্চ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠ এলাকা আছে, যখন লিথিয়াম ব্যাটারি ক্যাথোডের জন্য ব্যবহার করা হয় তখন প্রাকৃতিক গ্রাফাইটের চেয়ে চমৎকার ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পারফরম্যান্স দেখায়।
ঝু এট আল। 950 ℃ ইলেক্ট্রোলাইসিসের জন্য CaCl2 গলিত সল্ট সিস্টেমে ডিশিং ট্রিটড নিম্ন-মানের কয়লা রাখুন এবং সফলভাবে নিম্ন-মানের কয়লাকে উচ্চ স্ফটিকতার সাথে গ্রাফাইটে রূপান্তরিত করুন, যা লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির অ্যানোড হিসাবে ব্যবহার করার সময় ভাল হারের কার্যকারিতা এবং দীর্ঘ চক্র জীবন দেখায়। .
পরীক্ষাটি দেখায় যে গলিত লবণ ইলেক্ট্রোলাইসিসের মাধ্যমে বিভিন্ন ধরণের ঐতিহ্যবাহী কার্বন উপাদানকে গ্রাফাইটে রূপান্তর করা সম্ভব, যা ভবিষ্যতের সিন্থেটিক গ্রাফাইটের জন্য একটি নতুন পথ খুলে দেয়।
1.2 এর প্রক্রিয়া
গলিত লবণ ইলেক্ট্রোলাইসিস পদ্ধতিতে ক্যাথোড হিসাবে কার্বন উপাদান ব্যবহার করা হয় এবং ক্যাথোডিক মেরুকরণের মাধ্যমে উচ্চ স্ফটিকতার সাথে গ্রাফাইটে রূপান্তরিত করে। বর্তমানে, বিদ্যমান সাহিত্য ক্যাথোডিক মেরুকরণের সম্ভাব্য রূপান্তর প্রক্রিয়ায় অক্সিজেন অপসারণ এবং কার্বন পরমাণুর দীর্ঘ-দূরত্বের পুনর্বিন্যাসের কথা উল্লেখ করে।
কার্বন পদার্থে অক্সিজেনের উপস্থিতি গ্রাফিটাইজেশনকে কিছুটা হলেও বাধাগ্রস্ত করবে। ঐতিহ্যগত গ্রাফিটাইজেশন প্রক্রিয়ায়, তাপমাত্রা 1600K এর বেশি হলে অক্সিজেন ধীরে ধীরে সরানো হবে। যাইহোক, ক্যাথোডিক মেরুকরণের মাধ্যমে ডিঅক্সিডাইজ করা অত্যন্ত সুবিধাজনক।
পেং, ইত্যাদি পরীক্ষায় প্রথমবারের মতো গলিত লবণের তড়িৎ বিশ্লেষণ ক্যাথোডিক পোলারাইজেশন সম্ভাব্য প্রক্রিয়াকে সামনে রেখেছিল, অর্থাৎ গ্রাফিটাইজেশন শুরু করার সবচেয়ে বেশি জায়গা হল কঠিন কার্বন মাইক্রোস্ফিয়ার/ইলেক্ট্রোলাইট ইন্টারফেসে অবস্থিত, প্রথম কার্বন মাইক্রোস্ফিয়ার একটি মৌলিক একই ব্যাসের চারপাশে। গ্রাফাইট শেল, এবং তারপর কখনই স্থিতিশীল নির্জল কার্বন কার্বন পরমাণুগুলি আরও স্থিতিশীল বাইরের গ্রাফাইট ফ্লেকে ছড়িয়ে পড়ে না, যতক্ষণ না সম্পূর্ণ গ্রাফিটাইজড হয়,
গ্রাফিটাইজেশন প্রক্রিয়া অক্সিজেন অপসারণ দ্বারা অনুষঙ্গী হয়, যা পরীক্ষা দ্বারা নিশ্চিত করা হয়।
জিন এট আল। পরীক্ষা-নিরীক্ষার মাধ্যমেও এই দৃষ্টিভঙ্গি প্রমাণ করেছেন। গ্লুকোজের কার্বনাইজেশনের পরে, গ্রাফিটাইজেশন (17% অক্সিজেন সামগ্রী) করা হয়েছিল। গ্রাফিটাইজেশনের পরে, আসল কঠিন কার্বন গোলক (চিত্র 1a এবং 1c) গ্রাফাইট ন্যানোশিট (চিত্র 1b এবং 1d) দ্বারা গঠিত একটি ছিদ্রযুক্ত শেল তৈরি করে।
কার্বন ফাইবারের ইলেক্ট্রোলাইসিস (16% অক্সিজেন) দ্বারা, সাহিত্যে অনুমান করা রূপান্তর প্রক্রিয়া অনুসারে গ্রাফিটাইজেশনের পরে কার্বন ফাইবারগুলি গ্রাফাইট টিউবে রূপান্তরিত হতে পারে।
বিশ্বাস করা হয় যে, দীর্ঘ দূরত্বের আন্দোলন কার্বন পরমাণুর ক্যাথোডিক মেরুকরণের অধীনে রয়েছে উচ্চ স্ফটিক গ্রাফাইট থেকে নিরাকার কার্বন পুনর্বিন্যাস প্রক্রিয়া করা আবশ্যক, সিন্থেটিক গ্রাফাইট অনন্য পাপড়ি আকৃতির ন্যানোস্ট্রাকচার অক্সিজেন পরমাণু থেকে উপকৃত হয়, কিন্তু নির্দিষ্ট কিভাবে গ্রাফাইট ন্যানোমিটার গঠনকে প্রভাবিত করতে পারে তা স্পষ্ট নয়, যেমন ক্যাথোড প্রতিক্রিয়ার পরে কার্বন কঙ্কাল থেকে অক্সিজেন, ইত্যাদি।
বর্তমানে, প্রক্রিয়াটির উপর গবেষণা এখনও প্রাথমিক পর্যায়ে রয়েছে এবং আরও গবেষণা প্রয়োজন।
1.3 সিন্থেটিক গ্রাফাইটের রূপগত বৈশিষ্ট্য
SEM গ্রাফাইটের মাইক্রোস্কোপিক পৃষ্ঠের রূপবিদ্যা পর্যবেক্ষণ করতে ব্যবহৃত হয়, TEM 0.2 μm-এর কম কাঠামোগত রূপবিদ্যা পর্যবেক্ষণ করতে ব্যবহৃত হয়, XRD এবং রমন বর্ণালী গ্রাফাইটের মাইক্রোস্ট্রাকচারকে চিহ্নিত করার জন্য সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত মাধ্যম, XRD স্ফটিকের বৈশিষ্ট্য চিহ্নিত করতে ব্যবহৃত হয়। গ্রাফাইটের তথ্য, এবং রমন বর্ণালী গ্রাফাইটের ত্রুটি এবং ক্রম ডিগ্রী চিহ্নিত করতে ব্যবহৃত হয়।
গলিত লবণ ইলেক্ট্রোলাইসিসের ক্যাথোড মেরুকরণ দ্বারা প্রস্তুত গ্রাফাইটে অনেকগুলি ছিদ্র রয়েছে। বিভিন্ন কাঁচামালের জন্য, যেমন কার্বন ব্ল্যাক ইলেক্ট্রোলাইসিস, পাপড়ির মতো ছিদ্রযুক্ত ন্যানোস্ট্রাকচার পাওয়া যায়। ইলেক্ট্রোলাইসিসের পরে কার্বন ব্ল্যাকের উপর XRD এবং রমন বর্ণালী বিশ্লেষণ করা হয়।
827 ℃ এ, 1 ঘন্টার জন্য 2.6V ভোল্টেজের সাথে চিকিত্সা করার পরে, কার্বন ব্ল্যাকের রামন বর্ণালী চিত্রটি প্রায় বাণিজ্যিক গ্রাফাইটের মতোই। কার্বন ব্ল্যাককে বিভিন্ন তাপমাত্রার সাথে চিকিত্সা করার পরে, তীক্ষ্ণ গ্রাফাইট বৈশিষ্ট্যযুক্ত শিখর (002) পরিমাপ করা হয়। ডিফ্র্যাকশন পিক (002) গ্রাফাইটে সুগন্ধযুক্ত কার্বন স্তরের অভিযোজনের ডিগ্রীকে প্রতিনিধিত্ব করে।
কার্বন স্তর যত তীক্ষ্ণ হবে, তত বেশি ভিত্তিক হবে।
ঝু পরীক্ষায় ক্যাথোড হিসাবে বিশুদ্ধ নিকৃষ্ট কয়লা ব্যবহার করেছিলেন, এবং গ্রাফিটাইজড পণ্যের মাইক্রোস্ট্রাকচার দানাদার থেকে বড় গ্রাফাইট কাঠামোতে রূপান্তরিত হয়েছিল, এবং আঁটসাঁট গ্রাফাইট স্তরটি উচ্চ হারের সংক্রমণ ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপের অধীনেও পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল।
রমন বর্ণালীতে, পরীক্ষামূলক অবস্থার পরিবর্তনের সাথে সাথে ID/Ig মানও পরিবর্তিত হয়। যখন ইলেক্ট্রোলাইটিক তাপমাত্রা ছিল 950 ℃, তখন ইলেক্ট্রোলাইটিক সময় ছিল 6h, এবং ইলেক্ট্রোলাইটিক ভোল্টেজ ছিল 2.6V, সর্বনিম্ন ID/ Ig মান ছিল 0.3, এবং D শিখর G শিখর থেকে অনেক কম। একই সময়ে, 2D চূড়ার উপস্থিতি অত্যন্ত ক্রমানুসারে গ্রাফাইট কাঠামো গঠনের প্রতিনিধিত্ব করে।
XRD চিত্রের তীক্ষ্ণ (002) বিচ্ছুরণ শিখর উচ্চ স্ফটিকতার সাথে গ্রাফাইটে নিকৃষ্ট কয়লার সফল রূপান্তরকেও নিশ্চিত করে।
গ্রাফিটাইজেশন প্রক্রিয়ায়, তাপমাত্রা এবং ভোল্টেজের বৃদ্ধি একটি প্রচারমূলক ভূমিকা পালন করবে, তবে খুব বেশি ভোল্টেজ গ্রাফাইটের ফলনকে কমিয়ে দেবে এবং খুব বেশি তাপমাত্রা বা খুব দীর্ঘ গ্রাফিটাইজেশন সময় সম্পদের অপচয়ের দিকে পরিচালিত করবে, তাই বিভিন্ন কার্বন পদার্থের জন্য , এটা সবচেয়ে উপযুক্ত ইলেক্ট্রোলাইটিক অবস্থার অন্বেষণ বিশেষ করে গুরুত্বপূর্ণ, এছাড়াও ফোকাস এবং অসুবিধা হয়.
এই পাপড়ির মতো ফ্লেক ন্যানোস্ট্রাকচারের চমৎকার ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বৈশিষ্ট্য রয়েছে। প্রচুর সংখ্যক ছিদ্র আয়নগুলিকে দ্রুত সন্নিবেশিত/ডিমবেড করার অনুমতি দেয়, ব্যাটারির জন্য উচ্চ-মানের ক্যাথোড সামগ্রী প্রদান করে, ইত্যাদি। তাই, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পদ্ধতির গ্রাফাইটাইজেশন একটি খুব সম্ভাব্য গ্রাফিটাইজেশন পদ্ধতি।
গলিত লবণ ইলেক্ট্রোডিপোজিশন পদ্ধতি
2.1 কার্বন ডাই অক্সাইডের ইলেক্ট্রোডিপোজিশন
সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ গ্রিনহাউস গ্যাস হিসাবে, CO2 একটি অ-বিষাক্ত, ক্ষতিকারক, সস্তা এবং সহজে উপলব্ধ নবায়নযোগ্য সম্পদ। যাইহোক, CO2-তে কার্বন সর্বোচ্চ জারণ অবস্থায় থাকে, তাই CO2-এর উচ্চ তাপগতিগত স্থিতিশীলতা রয়েছে, যা পুনরায় ব্যবহার করা কঠিন করে তোলে।
CO2 ইলেক্ট্রোডিপোজিশনের প্রথম গবেষণাটি 1960 এর দশকে ফিরে পাওয়া যায়। ইনগ্রাম এট আল। Li2CO3-Na2CO3-K2CO3 এর গলিত লবণ পদ্ধতিতে সোনার ইলেক্ট্রোডে সফলভাবে কার্বন প্রস্তুত করা হয়েছে।
ভ্যান এট আল। উল্লেখ করেছেন যে বিভিন্ন হ্রাসের সম্ভাবনায় প্রাপ্ত কার্বন পাউডারগুলির বিভিন্ন কাঠামো রয়েছে, যার মধ্যে রয়েছে গ্রাফাইট, নিরাকার কার্বন এবং কার্বন ন্যানোফাইবার।
CO2 ক্যাপচার করার জন্য গলিত লবণের মাধ্যমে এবং কার্বন উপাদানের সাফল্যের প্রস্তুতির পদ্ধতি, দীর্ঘ সময় ধরে গবেষণার পর পণ্ডিতরা কার্বন জমা করার প্রক্রিয়া এবং চূড়ান্ত পণ্যের উপর ইলেক্ট্রোলাইসিস অবস্থার প্রভাবের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছেন, যার মধ্যে রয়েছে ইলেক্ট্রোলাইটিক তাপমাত্রা, ইলেক্ট্রোলাইটিক ভোল্টেজ এবং এর গঠন। গলিত লবণ এবং ইলেক্ট্রোড ইত্যাদি, CO2 ইলেক্ট্রোডিপোজিশনের জন্য গ্রাফাইট পদার্থের উচ্চ কার্যক্ষমতার প্রস্তুতি একটি শক্ত ভিত্তি স্থাপন করেছে।
ইলেক্ট্রোলাইট পরিবর্তন করে এবং উচ্চ CO2 ক্যাপচার দক্ষতা সহ CaCl2-ভিত্তিক গলিত লবণ সিস্টেম ব্যবহার করে, Hu et al. ইলেক্ট্রোলাইসিস তাপমাত্রা, ইলেক্ট্রোড কম্পোজিশন এবং গলিত লবণের কম্পোজিশনের মতো ইলেক্ট্রোলাইটিক অবস্থার অধ্যয়ন করে উচ্চতর গ্রাফিটাইজেশন ডিগ্রি এবং কার্বন ন্যানোটিউব এবং অন্যান্য ন্যানোগ্রাফাইট কাঠামো সহ গ্রাফিন সফলভাবে প্রস্তুত করা হয়েছে।
কার্বনেট সিস্টেমের সাথে তুলনা করে, CaCl2-তে সস্তা এবং সহজে প্রাপ্তি, উচ্চ পরিবাহিতা, জলে দ্রবীভূত করা সহজ এবং অক্সিজেন আয়নের উচ্চ দ্রবণীয়তার সুবিধা রয়েছে, যা উচ্চ সংযোজিত মান সহ গ্রাফাইট পণ্যগুলিতে CO2 রূপান্তর করার জন্য তাত্ত্বিক শর্ত প্রদান করে।
2.2 রূপান্তর প্রক্রিয়া
গলিত লবণ থেকে CO2-এর ইলেক্ট্রোডিপোজিশনের মাধ্যমে উচ্চ মূল্য-সংযোজিত কার্বন উপাদান তৈরির মধ্যে প্রধানত CO2 ক্যাপচার এবং পরোক্ষ হ্রাস অন্তর্ভুক্ত। CO2 ক্যাপচার সম্পূর্ণ হয় বিনামূল্যে O2- গলিত লবণে, যেমনটি সমীকরণে দেখানো হয়েছে (1):
CO2+O2-→CO3 2- (1)
বর্তমানে, তিনটি পরোক্ষ হ্রাস প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া প্রস্তাবিত হয়েছে: এক-পদক্ষেপ প্রতিক্রিয়া, দ্বি-পদক্ষেপ প্রতিক্রিয়া এবং ধাতু হ্রাস প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া।
এক-পদক্ষেপ প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়াটি প্রথম ইনগ্রাম দ্বারা প্রস্তাবিত হয়েছিল, যেমনটি সমীকরণ (2) এ দেখানো হয়েছে:
CO3 2-+ 4E – →C+3O2- (2)
বোরুকা এট আল দ্বারা দ্বি-পদক্ষেপের প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়াটি প্রস্তাবিত হয়েছিল, যেমনটি সমীকরণে দেখানো হয়েছে (3-4):
CO3 2-+ 2E – →CO2 2-+O2- (3)
CO2 2-+ 2E – →C+2O2- (4)
ধাতু হ্রাস প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া Deanhardt এট আল দ্বারা প্রস্তাবিত ছিল. তারা বিশ্বাস করত যে ধাতব আয়নগুলিকে প্রথমে ক্যাথোডে ধাতুতে হ্রাস করা হয়েছিল, এবং তারপরে ধাতুটি কার্বনেট আয়নে পরিণত হয়েছিল, যেমনটি সমীকরণে দেখানো হয়েছে (5~6):
M- + E – → M (5)
4 m + M2CO3 – > C + 3 m2o (6)
বর্তমানে, বিদ্যমান সাহিত্যে এক-পদক্ষেপ প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া সাধারণত গৃহীত হয়।
ইয়িন এট আল। ক্যাথোড হিসাবে নিকেল, অ্যানোড হিসাবে টিন ডাই অক্সাইড এবং রেফারেন্স ইলেক্ট্রোড হিসাবে সিলভার তারের সাথে Li-Na-K কার্বনেট সিস্টেম অধ্যয়ন করেছেন এবং নিকেল ক্যাথোডে চিত্র 2 (100 mV/s এর স্ক্যানিং হার) এর সাইক্লিক ভোল্টমেট্রি পরীক্ষার চিত্র পেয়েছেন, এবং পাওয়া গেছে যে নেতিবাচক স্ক্যানিংয়ে শুধুমাত্র একটি হ্রাস শিখর ছিল (-2.0V এ)।
অতএব, এটি উপসংহারে আসা যেতে পারে যে কার্বনেট হ্রাসের সময় শুধুমাত্র একটি প্রতিক্রিয়া ঘটেছে।
গাও এট আল। একই কার্বনেট সিস্টেমে একই চক্রীয় ভোল্টমেট্রি প্রাপ্ত।
Ge et al. LiCl-Li2CO3 সিস্টেমে CO2 ক্যাপচার করার জন্য জড় অ্যানোড এবং টংস্টেন ক্যাথোড ব্যবহার করে এবং অনুরূপ চিত্র প্রাপ্ত করে এবং নেতিবাচক স্ক্যানিংয়ে কার্বন জমার একটি হ্রাসের শিখর উপস্থিত হয়েছিল।
ক্ষারীয় ধাতু গলিত লবণ পদ্ধতিতে, ক্যাথোড দ্বারা কার্বন জমা হওয়ার সময় ক্ষারীয় ধাতু এবং CO উৎপন্ন হবে। যাইহোক, যেহেতু কম তাপমাত্রায় কার্বন জমার প্রতিক্রিয়ার তাপগতিগত অবস্থা কম, তাই পরীক্ষায় শুধুমাত্র কার্বনেট থেকে কার্বনের হ্রাস সনাক্ত করা যেতে পারে।
2.3 গ্রাফাইট পণ্য প্রস্তুত করতে গলিত লবণ দ্বারা CO2 ক্যাপচার
উচ্চ-মূল্য-সংযোজিত গ্রাফাইট ন্যানোম্যাটেরিয়াল যেমন গ্রাফিন এবং কার্বন ন্যানোটিউব পরীক্ষামূলক অবস্থা নিয়ন্ত্রণ করে গলিত লবণ থেকে CO2 এর ইলেক্ট্রোডিপোজিশনের মাধ্যমে প্রস্তুত করা যেতে পারে। হু এট আল। CaCl2-NaCl-CaO গলিত লবণ সিস্টেমে ক্যাথোড হিসাবে স্টেইনলেস স্টীল ব্যবহার করা হয় এবং বিভিন্ন তাপমাত্রায় 2.6V ধ্রুবক ভোল্টেজের শর্তে 4 ঘন্টার জন্য ইলেক্ট্রোলাইজ করা হয়।
লোহার অনুঘটক এবং গ্রাফাইট স্তরগুলির মধ্যে CO-এর বিস্ফোরক প্রভাবের জন্য ধন্যবাদ, ক্যাথোডের পৃষ্ঠে গ্রাফিন পাওয়া গেছে। গ্রাফিন তৈরির প্রক্রিয়াটি চিত্র 3-এ দেখানো হয়েছে।
ছবি
পরবর্তী গবেষণায় CaCl2-NaClCaO গলিত লবণ পদ্ধতির ভিত্তিতে Li2SO4 যোগ করা হয়েছে, তড়িৎ বিশ্লেষণের তাপমাত্রা ছিল 625 ℃, তড়িৎ বিশ্লেষণের 4 ঘন্টা পর, কার্বনের ক্যাথোডিক জমায় একই সময়ে গ্রাফিন এবং কার্বন ন্যানোটিউব পাওয়া গেছে, গবেষণায় দেখা গেছে যে Li+ এবং SO4 2 - গ্রাফিটাইজেশনে ইতিবাচক প্রভাব আনতে।
সালফার সফলভাবে কার্বন বডিতে একত্রিত হয়েছে এবং অতি-পাতলা গ্রাফাইট শীট এবং ফিলামেন্টাস কার্বন ইলেক্ট্রোলাইটিক অবস্থা নিয়ন্ত্রণ করে প্রাপ্ত করা যেতে পারে।
গ্রাফিন গঠনের জন্য উচ্চ এবং নিম্নের ইলেক্ট্রোলাইটিক তাপমাত্রার মতো উপাদান গুরুত্বপূর্ণ, যখন 800 ℃ এর বেশি তাপমাত্রা কার্বনের পরিবর্তে CO উৎপন্ন করা সহজ হয়, 950 ℃ থেকে বেশি হলে প্রায় কোন কার্বন জমা হয় না, তাই তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ গ্রাফিন এবং কার্বন ন্যানোটিউব উত্পাদন করতে, এবং ক্যাথোড স্থিতিশীল গ্রাফিন উৎপন্ন করতে নিশ্চিত করার জন্য প্রয়োজনীয় কার্বন জমা প্রতিক্রিয়া CO প্রতিক্রিয়া সিনার্জি পুনরুদ্ধার করতে পারে।
এই কাজগুলি CO2 দ্বারা ন্যানো-গ্রাফাইট পণ্য তৈরির জন্য একটি নতুন পদ্ধতি প্রদান করে, যা গ্রিনহাউস গ্যাসের সমাধান এবং গ্রাফিন তৈরির জন্য অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ।
3. সারাংশ এবং আউটলুক
নতুন শক্তি শিল্পের দ্রুত বিকাশের সাথে, প্রাকৃতিক গ্রাফাইট বর্তমান চাহিদা মেটাতে অক্ষম হয়েছে, এবং কৃত্রিম গ্রাফাইটের প্রাকৃতিক গ্রাফাইটের চেয়ে ভাল শারীরিক এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে, তাই সস্তা, দক্ষ এবং পরিবেশ বান্ধব গ্রাফাইটাইজেশন একটি দীর্ঘমেয়াদী লক্ষ্য।
বৈদ্যুতিক রাসায়নিক পদ্ধতি কঠিন এবং বায়বীয় কাঁচামালের গ্রাফিটাইজেশন পদ্ধতিতে ক্যাথোডিক পোলারাইজেশন এবং ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ডিপোজিশনের মাধ্যমে গ্রাফিটাইজেশনের প্রথাগত পদ্ধতির তুলনায় উচ্চ সংযোজন মূল্য সহ গ্রাফাইট উপকরণ থেকে সফলভাবে গ্রাফিটাইজেশন করা হয়েছে, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পদ্ধতি উচ্চ দক্ষতার, কম শক্তি খরচ, সবুজ পরিবেশগত সুরক্ষা, একই সময়ে নির্বাচনী উপকরণ দ্বারা সীমিত ছোট জন্য, বিভিন্ন ইলেক্ট্রোলাইসিস শর্ত অনুযায়ী গ্রাফাইট কাঠামোর বিভিন্ন রূপবিদ্যায় প্রস্তুত করা যেতে পারে,
এটি সমস্ত ধরণের নিরাকার কার্বন এবং গ্রিনহাউস গ্যাসকে মূল্যবান ন্যানো-গঠিত গ্রাফাইট উপকরণে রূপান্তরিত করার একটি কার্যকর উপায় প্রদান করে এবং একটি ভাল প্রয়োগের সম্ভাবনা রয়েছে।
বর্তমানে এই প্রযুক্তি প্রাথমিক পর্যায়ে রয়েছে। বৈদ্যুতিক রাসায়নিক পদ্ধতি দ্বারা গ্রাফিটাইজেশনের উপর কিছু গবেষণা রয়েছে এবং এখনও অনেক অজানা প্রক্রিয়া রয়েছে। অতএব, কাঁচামাল থেকে শুরু করা এবং বিভিন্ন নিরাকার কার্বনের উপর একটি ব্যাপক এবং পদ্ধতিগত অধ্যয়ন পরিচালনা করা এবং একই সাথে গভীর স্তরে গ্রাফাইট রূপান্তরের তাপগতিবিদ্যা এবং গতিবিদ্যা অন্বেষণ করা প্রয়োজন।
গ্রাফাইট শিল্পের ভবিষ্যৎ বিকাশের জন্য এগুলোর সুদূরপ্রসারী তাৎপর্য রয়েছে।
পোস্টের সময়: মে-10-2021