Għaliex il-Karbur tal-Kalċju Huwa Sors Prattiku tal-Karbonju
Il-karbur tal-kalċju (CaC2) huwa manifatturat permezz tat-tnaqqis ta'-temperatura għolja tal-ġir bil-karbonju f'forn elettriku, u jibqa' wieħed mill-ġarriera tal-karbonju ikkonċentrat bl-inqas-spejjeż kummerċjati f'tunnellaġġ tal-massa. Il-valur tiegħu għall-produzzjoni tal-grafin jinsab fir-reattività tal-jone tal-karbur: l-iskeletru tal-karbonju meħtieġ għat-tkabbir bi-dimensjonali huwa diġà mmuntat f'unità sempliċi ta' żewġ{-karbonju, għalhekk il-materja prima tasal b'ħafna inqas xogħol ta' pre-trattament minn grafita naturali jew gass tal-idrokarburi, li t-tnejn iridu l-ewwel jiġu kkrekkjati jew ppurifikati bħala sors ta' tkabbir.
Il-karbur tal-kalċju kummerċjali huwa kklassifikat prinċipalment skont ir-rendiment tal-aċetilena u d-daqs f'daqqa. Klassijiet ta 'daqs standard jinkludu 0-5 mm, 5-25 mm, 25-50 mm u 50-80 mm. Il-klassijiet oħxon normalment jintgħażlu għal sinteżi kimika minħabba li jesponu inqas erja tal-wiċċ għall-umdità ambjentali waqt il-ħażna u t-trasport, u għalhekk inqas materjal jintilef għal idroliżi prematura qabel ma jilħaq ir-reattur.
Ħames-Rotta ta' Preparazzjoni għal -Graphene Dimensjonali
L-ewwel pass jifforma l-prekursur tas-sors tal-karbonju. Karbur tal-kalċju u surfactant huma ċċarġjati f'aġitatur magħluq bi proporzjon tal-massa ta '50: (3-6). Il-bastiment jinżamm f'60-100 grad C u mħawwad f'80-120 rpm għal 5-10 minuti. Temperatura moderata u shear baxx jintużaw deliberatament, minħabba li s-sħana żejda lokali jiddekomponi s-surfactant qabel ma jista 'jistabbilizza l-karbur imxerred.
It-tieni pass jibni l-mudell. Ir-Rectorite jinħasel bl-etanol l-ewwel u mbagħad ikkombinat ma' katalizzatur bi proporzjon tal-massa ta' rectorite-ma-katalist ta' 8:(0.1-0.3). It-taħlita tiġi ttrattata f'unità microwave ratata 500-600 W għal 3-5 minuti biex tagħti mudell ta 'katalist appoġġjat minn rectorite. Il-ħasil ta 'l-etanol huwa punt ta' kontroll aktar milli pass ta 'tindif: l-ilma adsorbit fit-tafal jikkompeti mal-prekursur tal-karbonju waqt l-interkalazzjoni u jnaqqas l-uniformità tal-mili tas-saff ta' bejn is-saffi.
It-tielet pass huwa l-istadju tal-interkalazzjoni. Il-prekursur mill-ewwel stadju u l-mudell mgħobbi mit-tieni stadju jiġu ċċarġjati ġo mixer li jxerred magħluq bi proporzjon tal-massa ta' 1:(3-4). Il-mixer jinżamm f'60-80 grad C u jaħdem f'800-1000 rpm filwaqt li vakwu ta '5-10 MPa jiġi applikat għal 10-20 minuta, sabiex il-prekursur jinġibed u jinżamm ġewwa l-galleriji tas-saffi ta' bejn ir-rectorite. Il-prodott huwa prekursur tas-sors tal-karbonju tar-rectorite-saff ta 'bejn is-saffi.
L-erba' stadju huwa l-istadju tat-tkabbir. Il-prekursur interkalat jitqiegħed f'reattur niexef magħluq, jiżdied aċidu imħallat, u r-reattur jissaħħan sa 800-1000 grad C taħt fluss ta 'argon ta' 80-100 ml/min. Il-ħin ta 'reazzjoni huwa ta' 3-8 sigħat, wara li l-ċarġ jiksaħ b'mod naturali għal madwar 20 grad C. Il-qafas tar-rectorite imbagħad jitneħħa b'30-50% aċidu nitriku bil-massa biex iħalli prodott primarju tal-graffen.
Il-ħames pass jippurifika l-prodott. Il-prodott primarju jinħasel b'soluzzjoni alkali sakemm il-likur tal-ħasil ikun newtrali u mbagħad imnixxef. L-output huwa grafen bi-dimensjonali ta' daqs-bi dimensjonijiet bi ħxuna ta' saff ta' 2 nm jew inqas, ekwivalenti għal numru żgħir ta' saffi tal-karbonju f'munzelli.
| Stadju tal-proċess | Parametru ewlieni | L-issettjar |
|---|---|---|
| Formazzjoni tal-prekursur | CaC2 għall-proporzjon tal-massa tas-surfactant | 50:(3-6) |
| Formazzjoni tal-prekursur | Temperatura / tħawwad | 60-100 grad C / 80-120 rpm / 5-10 min |
| Preparazzjoni tal-mudell | Proporzjon tal-massa tar-rectorite mal-katalist | 8:(0.1-0.3) |
| Preparazzjoni tal-mudell | Klassifikazzjoni tal-microwave / ħin | 500-600 W / 3-5 min |
| Interkalazzjoni | Prekursur għall-proporzjon tal-massa tal-mudell | 1:(3-4) |
| Interkalazzjoni | Ħin tal-vakwu / dispersjoni | 5-10 MPa / 10-20 min fi 800-1000 rpm |
| Reazzjoni tat-tkabbir | Temperatura / ħin / fluss ta 'argon | 800-1000 grad C / 3-8 h / 80-100 ml kull min |
| Purifikazzjoni | Saħħa tal-aċidu nitriku | 30-50% bil-massa, imbagħad aħsel għal newtrali |
Prattika tal-Fun u Intensità tal-Enerġija tal-Materja tal-Feedstock
It-tnaqqis tal--forn elettriku huwa l-unika rotta użata għall-produzzjoni industrijali tal-karbur tal-kalċju. Il-karbur imdewweb joħroġ mill-qiegħ tal-forn ta 'reazzjoni f'tank li jirċievi u jitkessaħ fi prodott solidu li sussegwentement jiġi mgħaffeġ u skrinjat. L-operazzjoni hija proċess intensiv ta'-temperatura, trab-. Fis-snin 80, il-produzzjoni ta 'tunnellata waħda ta' karbur tal-kalċju industrijali kkunsmat 10 sa 11 GJ ta 'enerġija elettrika; fran magħluqa, ta'-kapaċità kbira issa huma ppreferuti minħabba li jaqtgħu t-telf tas-sħana u jagħmlu l-monossidu tal-karbonju mill--prodott jista' jiġi rkuprat bħala karburant jew bħala materja prima kimika aktar milli jitfarrku.
Parametri tal-Kwalità li għandhom Speċifikaw għall-Prodott tal-Graphene
Tliet valuri ta 'aċċettazzjoni jikkontrollaw il-valur kummerċjali tal-output: ħxuna tas-saff, daqs tal-flake laterali u kontenut inorganiku residwu. Ħxuna ta' saff ta' 2 nm jew inqas trid tiġi kkonfermata bil-mikroskopija u bil-vokabularju korrispondenti tal-materjal bi-dimensjonali, u ċ-ċertifikat tal-fornitur waħdu mhuwiex evidenza suffiċjenti. Il-katalist residwu u r-residwi tat-tafal huma kkontrollati mit-trattament tal-aċidu nitriku u mill-ħasil tan-newtralizzazzjoni, għalhekk is-saħħa tal-aċidu, it-tul tat-trattament u t-tmiem tal-ħasil għandhom jidhru kollha fir-rekord tal-lott. ISO/TS 80004-13 jiddefinixxi graphene u materjali bidimensjonali relatati u jipprovdi t-terminoloġija normalment użata meta dawn il-valuri jinkitbu fi speċifikazzjoni tax-xiri.
Ippakkjar, Ħażna u Sigurtà
Il-karbur tal-kalċju għandu jinżamm niexef u 'l bogħod mill-ilma, minħabba li l-kuntatt mal-umdità jiġġenera aċetilena, gass li jaqbad. It-tnabar tal-azzar issiġillati f'daqsijiet ta '50 kg u 100 kg huma l-ippakkjar tas-soltu għall-esportazzjoni, u ċapep oħxon ta' 50-80 mm huma ppreferuti għall-esportazzjoni minħabba li jibqgħu ħajjin fl-immaniġġjar b'inqas ġenerazzjoni ta 'multi. Tanbur jew borża li ħadu l-umdità qatt ma għandhom jinfetħu fi spazju magħluq mingħajr ventilazzjoni. Fuq in-naħa tal-graffen, it-tnixxif għandu jitlesta qabel l-ippakkjar: l-umdità adsorbita fuq trab tal-karbonju b'erja ta'-wiċċ-għoli tippromwovi agglomerazzjoni mill-ġdid u tbiddel id-distribuzzjoni tad-daqs tal-partiċelli mkejla.
Mistoqsijiet Frekwenti
Q:X'inhu l-vantaġġ tal-karbur tal-kalċju fuq il-grafita bħala sors tal-karbonju tal-graffen?
A: Is-sinsla tal-karbonju hija diġà preżenti bħala unità reattiva ta' żewġ-karbonju, għalhekk il-proċess jevita l-istadji tal-purifikazzjoni tal-grafita u tal-qsim tal-idrokarburi li jikkunsmaw enerġija u kapital addizzjonali.
Q:Liema proporzjon tal-massa tal-karbur tal-kalċju għal surfactant jintuża fl-istadju tal-prekursur?
A: 50:(3-6), imħallat f'aġitatur magħluq f'60-100 grad C u 80-120 rpm għal 5-10 minuti.
Q:Għaliex ir-rectorite jinħasel bl-etanol qabel il-pass tal-microwave?
A: L-etanol ineħħi l-ilma adsorbit, u l-umdità residwa tikkompeti mal-prekursur tal-karbonju meta tinġibed fil-galleriji tas-saffi ta 'bejn is-saffi waqt l-interkalazzjoni tal-vakwu.
Q:Liema livell tal-vakwu u veloċità tat-taħlit jintużaw fil-mixer li jxerred?
A: 800-1000 rpm b'vakwu ta '5-10 MPa għal 10-20 minuta f'temperatura kkontrollata ta' 60-80 gradi C.
Q:X'inhuma l-kundizzjonijiet tat-tkabbir ġewwa r-reattur niexef?
A: 800-1000 grad C għal 3-8 sigħat taħt argon f'80-100 ml kull minuta, segwit minn tkessiħ naturali għal madwar 20 grad C.
Q:Kif jitneħħa l-mudell tar-rectorite wara t-tkabbir?
A: B'30-50% aċidu nitriku bil-massa, wara li l-prodott jinħasel b'soluzzjoni alkali għan-newtralità u mnixxef għat-trab tal-graffen finali.