நுண்துளை கார்பன் துளை அமைப்பின் உகப்பாக்கம்-Ⅰ

தயாரிப்புத் தகவல்கள் மற்றும் ஆலோசனைக்காக எங்கள் வலைத்தளத்திற்கு வருக.

எங்கள் வலைத்தளம்:https://www.vet-china.com/

 

இந்தக் கட்டுரை, தற்போதைய ஆக்டிவேட்டட் கார்பன் சந்தையை ஆய்வுசெய்கிறது, ஆக்டிவேட்டட் கார்பனின் மூலப்பொருட்களைப் பற்றி ஆழமான பகுப்பாய்வை மேற்கொள்கிறது, அதன் துளை அமைப்புப் பண்புக்கூறு முறைகள், உற்பத்தி முறைகள், பாதிக்கும் காரணிகள் மற்றும் பயன்பாட்டு முன்னேற்றம் ஆகியவற்றை அறிமுகப்படுத்துகிறது, மேலும் ஆக்டிவேட்டட் கார்பன் துளை அமைப்பு உகப்பாக்கத் தொழில்நுட்பத்தின் ஆராய்ச்சி முடிவுகளை மதிப்பாய்வு செய்கிறது. இதன் நோக்கம், பசுமை மற்றும் குறைந்த கார்பன் தொழில்நுட்பங்களின் பயன்பாட்டில் ஆக்டிவேட்டட் கார்பன் ஒரு பெரும் பங்கை வகிப்பதை ஊக்குவிப்பதாகும்.

 

செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பனைத் தயாரித்தல்

பொதுவாக, செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பனைத் தயாரிப்பது கார்பனாக்கம் மற்றும் செயல்படுத்தல் என இரண்டு கட்டங்களாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது.

 

கார்பனாக்கல் செயல்முறை

கரியாக்கல் என்பது, மூல நிலக்கரியை மந்த வாயுவின் பாதுகாப்பின் கீழ் உயர் வெப்பநிலையில் சூடுபடுத்தி, அதன் ஆவியாகும் பொருட்களைச் சிதைத்து, இடைநிலை கரியாக்கப்பட்ட பொருட்களைப் பெறும் ஒரு செயல்முறையாகும். செயல்முறை அளவுருக்களைச் சரிசெய்வதன் மூலம் கரியாக்கல் எதிர்பார்க்கப்படும் இலக்கை அடைய முடியும். கரியாக்கல் பண்புகளைப் பாதிக்கும் ஒரு முக்கிய செயல்முறை அளவுருவாகச் செயலாக்க வெப்பநிலை உள்ளது என்று ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன. ஜீ கியாங் மற்றும் அவரது குழுவினர், ஒரு மஃபில் உலையில் செயலாக்கப்பட்ட கரியின் செயல்திறன் மீது கரியாக்கல் வெப்பமூட்டும் வீதத்தின் விளைவை ஆய்வு செய்தனர். மேலும், குறைந்த வீதம் கரியாக்கப்பட்ட பொருட்களின் விளைச்சலை மேம்படுத்தவும், உயர்தரப் பொருட்களை உற்பத்தி செய்யவும் உதவுகிறது என்பதைக் கண்டறிந்தனர்.

 

செயல்படுத்தும் செயல்முறை

கார்பனாக்குதல் செயல்முறையானது, மூலப்பொருட்களை கிராஃபைட்டைப் போன்ற ஒரு நுண்படிக அமைப்பை உருவாக்கவும், ஒரு முதன்மைத் துளை அமைப்பை ஏற்படுத்தவும் செய்கிறது. இருப்பினும், இந்தத் துளைகள் ஒழுங்கற்றவையாகவோ அல்லது மற்ற பொருட்களால் தடுக்கப்பட்டு மூடப்பட்டோ இருப்பதால், ஒரு சிறிய குறிப்பிட்ட மேற்பரப்புப் பரப்பைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் இதற்கு மேலதிக செயலாக்கம் தேவைப்படுகிறது. செயலாக்கம் என்பது கார்பனாக்கப்பட்ட பொருளின் துளை அமைப்பை மேலும் செறிவூட்டும் ஒரு செயல்முறையாகும், இது முக்கியமாக செயலாக்கிக்கும் மூலப்பொருளுக்கும் இடையிலான வேதிவினை மூலம் மேற்கொள்ளப்படுகிறது: இது நுண்துளைகளுடைய நுண்படிக அமைப்பின் உருவாக்கத்தை ஊக்குவிக்கும்.

பொருளின் துளைகளை வளப்படுத்தும் செயல்முறையில், செயலாக்கமானது முக்கியமாக மூன்று நிலைகளைக் கடந்து செல்கிறது:
(1) அசல் மூடிய துளைகளைத் திறப்பது (துளைகள் வழியாக);
(2) அசல் துளைகளைப் பெரிதாக்குதல் (துளை விரிவாக்கம்);
(3) புதிய துளைகளை உருவாக்குதல் (துளை உருவாக்கம்);

இந்த மூன்று விளைவுகளும் தனித்தனியாகச் செயல்படுவதில்லை, மாறாக ஒரே நேரத்தில் மற்றும் ஒருங்கிணைந்து நிகழ்கின்றன. பொதுவாக, துளைகள் மற்றும் துளை உருவாக்கம் ஆகியவை துளைகளின் எண்ணிக்கையை, குறிப்பாக நுண்துளைகளை அதிகரிக்க வழிவகுக்கின்றன. இது அதிக நுண்துளைத்தன்மை மற்றும் பெரிய குறிப்பிட்ட மேற்பரப்புப் பரப்பைக் கொண்ட நுண்துளைப் பொருட்களைத் தயாரிப்பதற்குப் பயனளிக்கிறது. அதே சமயம், அதிகப்படியான துளை விரிவாக்கம், துளைகள் ஒன்றிணைந்து இணைவதற்குக் காரணமாகி, நுண்துளைகளைப் பெரிய துளைகளாக மாற்றிவிடும். எனவே, நன்கு வளர்ந்த துளைகள் மற்றும் பெரிய குறிப்பிட்ட மேற்பரப்புப் பரப்பைக் கொண்ட செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன் பொருட்களைப் பெறுவதற்கு, அதிகப்படியான செயல்படுத்தலைத் தவிர்ப்பது அவசியம். பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன் செயல்படுத்தல் முறைகளில் வேதியியல் முறை, இயற்பியல் முறை மற்றும் இயற்பியல்-வேதியியல் முறை ஆகியவை அடங்கும்.

 

வேதியியல் செயல்படுத்தும் முறை

வேதியியல் செயலாக்க முறை என்பது மூலப்பொருட்களுடன் வேதியியல் வினைப்பொருட்களைச் சேர்த்து, பின்னர் அவற்றை ஒரு சூளையில் N2 மற்றும் Ar போன்ற பாதுகாப்பு வாயுக்களைச் செலுத்தி வெப்பப்படுத்தி, ஒரே நேரத்தில் கரியாக்கி செயலாக்கும் ஒரு முறையாகும். பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் செயலாக்கிகள் NaOH, KOH மற்றும் H3PO4 ஆகும். வேதியியல் செயலாக்க முறையானது குறைந்த செயலாக்க வெப்பநிலை மற்றும் அதிக விளைச்சல் போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டிருந்தாலும், அதிக அரிப்பு, மேற்பரப்பு வினைப்பொருட்களை அகற்றுவதில் உள்ள சிரமம் மற்றும் கடுமையான சுற்றுச்சூழல் மாசுபாடு போன்ற சிக்கல்களையும் கொண்டுள்ளது.

 

இயற்பியல் செயல்படுத்தும் முறை

இயற்பியல் செயலாக்க முறை என்பது மூலப்பொருட்களை நேரடியாக உலையில் கரியாக்கி, பின்னர் அதிக வெப்பநிலையில் செலுத்தப்படும் CO2 மற்றும் H2O போன்ற வாயுக்களுடன் வினைபுரியச் செய்து, துளைகளை அதிகரித்து விரிவுபடுத்தும் நோக்கத்தை அடைவதைக் குறிக்கிறது. ஆனால், இந்த இயற்பியல் செயலாக்க முறையில் துளை அமைப்பைக் கட்டுப்படுத்தும் திறன் குறைவாக உள்ளது. அவற்றுள், CO2 தூய்மையானது, எளிதில் கிடைக்கக்கூடியது மற்றும் குறைந்த விலை கொண்டது என்பதால், செயலாக்கப்பட்ட கார்பன் தயாரிப்பில் இது பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. கரியாக்கப்பட்ட தேங்காய் ஓட்டை மூலப்பொருளாகப் பயன்படுத்தி, அதனை CO2 கொண்டு செயலாக்குவதன் மூலம், நன்கு வளர்ந்த நுண்துளைகளைக் கொண்ட செயலாக்கப்பட்ட கார்பன் தயாரிக்கப்படுகிறது. இதன் குறிப்பிட்ட மேற்பரப்புப் பரப்பளவு 1653 மீ²·கி⁻¹ ஆகவும், மொத்தத் துளைக் கன அளவு 0.1045 செமீ³·கி⁻¹ ஆகவும் உள்ளது. இதன் செயல்திறன், இரட்டை அடுக்கு மின்தேக்கிகளுக்கான செயலாக்கப்பட்ட கார்பனின் பயன்பாட்டுத் தரத்தை எட்டியுள்ளது.

சூப்பர் ஆக்டிவேட்டட் கார்பனைத் தயாரிக்க, லோகுவாட் கல்லை CO2 கொண்டு செயல்படுத்த வேண்டும். 1100℃ வெப்பநிலையில் 30 நிமிடங்கள் செயல்படுத்திய பிறகு, அதன் குறிப்பிட்ட மேற்பரப்புப் பரப்பளவு மற்றும் மொத்தத் துளைகளின் கன அளவு முறையே 3500m²·g⁻¹ மற்றும் 1.84cm³·g⁻¹ வரை எட்டியது. வணிக ரீதியான தேங்காய் ஓடு ஆக்டிவேட்டட் கார்பனில் இரண்டாம் நிலை செயல்படுத்தலைச் செய்ய CO2 பயன்படுத்தப்பட்டது. செயல்படுத்தலுக்குப் பிறகு, இறுதிப் பொருளின் நுண்துளைகள் குறுகின, நுண்துளைகளின் கன அளவு 0.21 cm³·g⁻¹ இலிருந்து 0.27 cm³·g⁻¹ ஆக அதிகரித்தது, குறிப்பிட்ட மேற்பரப்புப் பரப்பளவு 627.22 m²·g⁻¹ இலிருந்து 822.71 m²·g⁻¹ ஆக அதிகரித்தது, மேலும் ஃபீனாலின் உறிஞ்சும் திறன் 23.77% அதிகரித்தது.

மற்ற அறிஞர்கள் CO2 செயல்படுத்தும் செயல்முறையின் முக்கிய கட்டுப்பாட்டு காரணிகளை ஆய்வு செய்துள்ளனர். முகமது மற்றும் அவரது குழுவினர் [21], ரப்பர் மரத்தூளை செயல்படுத்த CO2 பயன்படுத்தப்படும்போது வெப்பநிலை முக்கிய செல்வாக்கு செலுத்தும் காரணி என்பதைக் கண்டறிந்தனர். முடிக்கப்பட்ட பொருளின் குறிப்பிட்ட மேற்பரப்பு பரப்பளவு, துளை அளவு மற்றும் நுண்துளைத்தன்மை ஆகியவை வெப்பநிலை அதிகரிப்புடன் முதலில் அதிகரித்து பின்னர் குறைந்தன. செங் சாங் மற்றும் அவரது குழுவினர் [22], மக்காடமியா கொட்டை ஓடுகளின் CO2 செயல்படுத்தும் செயல்முறையை பகுப்பாய்வு செய்ய மறுமொழி மேற்பரப்பு முறையைப் பயன்படுத்தினர். செயல்படுத்தும் வெப்பநிலை மற்றும் செயல்படுத்தும் நேரம் ஆகியவை செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன் நுண்துளைகளின் வளர்ச்சியில் மிகப்பெரிய தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன என்பதை முடிவுகள் காட்டின.