用于石墨合成的熔融锡盐液-液界面

《Journal of Materials Chemistry A》：Molten tin-salt liquid–liquid interfaces for graphite synthesis

熔融锡盐液-液界面碳酸盐电解合成石墨新方法，通过调控Co2?/3?和Ni2?离子对碳层生长的催化作用，实现低至1.7-2.0V启动电位、96%法拉第效率、450mA/cm2电流密度及0.7kg/m2·h生产速率的工业化潜力。

　　

石墨是一种关键矿物，面临着供应链风险以及不断增长的需求，这促使人们需要可靠的合成生产方法。本研究展示了一种通过熔融锡盐液-液界面进行碳酸盐电解来实现先进石墨合成的可扩展方法。这些界面具有独特的物理化学特性，有助于层状sp2碳原子的生长。由于熔融锡的表面极为光滑，能够抑制碳原子的台阶边缘钉扎和缺陷介导的成核过程；同时，熔融锡与碳之间的粘附作用极小或几乎不存在，从而便于释放出薄层碳。实验结果表明，在熔融锡表面添加Co2?、Co3?和Ni2?离子可以显著促进sp2碳原子的生长，生成超薄石墨碳。此外，该研究还利用基于熔融锡阴极的定制电化学反应器原型实现了克级石墨的量产。这些反应器表现出较低的起始电位（约1.7–2.0 V）、高达96%的法拉第效率、超过450 mA cm?2的电流密度以及约0.7 kg m?2 h?1的高产碳速率。这项研究为熔融碳酸盐电解提供了重要见解，并展示了其将二氧化碳（CO?）转化为高价值能源材料的巨大潜力。