سنتز کربن مشتق شده از کاربید کلسیم به روش واکنش مکانوشیمیایی کاربید کلسیم با گوگرد، سولفید آهن و اکسید روی

در این مطالعه سنتز مکانوشیمیایی کربن مشتق شده از کاربید کلسیم (cac2-cdc) در دمای محیط متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. محاسبات ترمودینامیکی تایید کننده ی امکان پذیری واکنش کاربید کلسیم با گوگرد، سولفید آهن و اکسید روی در دمای محیط به منظور سنتز کربن مشتق از کاربید کلسیم بود. سنتز cdc به روش واکنش مکانوشیمیایی کاربید کلسیم و واکنش دهنده ها با نسبت استوکیومتری در آسیای سیاره ای پر انرژی انجام شد. آسیاکاری با سرعت چرخش 300 دور بر دقیقه و با نسبت وزنی گلوله به پودر 20 به 1 و در مدت زمان 1، 3، 5، 7 و 10 ساعت برای واکنش کاربید کلسیم و گوگرد و مدت زمان 10 ساعت برای واکنش کاربید کلسیم و سولفید آهن و اکسید روی انجام شد. به منظور حذف سولفید کلسیم و اکسید کلسیم همراه با cdc در محصولات واکنش مکانوشیمیایی، مخلوط های آسیا شده در اسید کلریدریک 5% تحت انحلال قرار گرفتند و cdc با شستشوی مکرر با آب مقطر و فیلتراسیون بدست آمد. برای مشخصه یابی مواد اولیه و محصولات از روشهای xrd، sem ، raman و ftir استفاده شد. الگوهای پراش مخلوطهای آسیا شده نشان دهنده ی انجام واکنش بین کاربید کلسیم و گوگرد تنها در مدت زمان 10 ساعت بود. در واکنش های دیگر نیز الگوهای پراش نشان از انجام واکنش ها در زمان 10 ساعت بودند. پس از اسیدشویی، سولفید کلسیم در واکنش کاربید و گوگرد و سولفید آهن و همچنین اکسید کلسیم در واکنش کاربید و اکسید روی حل شده و فقط پیک های مربوط به کربن در الگوی پراش مشخص شدند. تصاویر میکروسکوپی الکترونی نشان دهنده ی تخلخل‌های نانومتری با تعداد زیاد بودند. طبق نتایج raman کربن های به دست آمده با درجه گرافیت بالابودند و همچنین نتایج ftir تشکیل پیوندهای کربن را تایید کرد. همچنین طبق نتایج درجه گرافیتی شدن در واکنش با گوگرد بیشترین و سولفید آهن کمترین بود. به همین ترتیب بیشترین بی نظمی مربوط به cdc سنتز شده از کاربید کلسیم و گوگرد و کمترین مربوط به واکنش کاربید کلسیم و سولفید آهن بود.

synthesis of calcium carbide-derived carbon by mechanochemical reaction of calcium carbide with sulfur, iron sulfide and zinc oxide

in the present work, we report a novel design and preparation for the mechanochemical synthesis of calcium carbide-derived carbon (cac2-cdc) at ambient temperature. thermodynamic calculations confirmed the possibility of calcium carbide-derived carbon formation by the reaction of calcium carbide with sulfur, iron sulfide and zinc oxide at ambient temperature. the cdcs were synthesized by the ball-milling of calcium carbide and reactants with stoichiometric ratio, and explore the effect of milling time on cdc formation for 1, 3, 5, 7 and 10 hours for the reaction of calcium carbide and sulfur. then, the as-synthesized powders were dissolved in 5% hydrochloric acid to remove by-products, and the cdcs was obtained by repeated washing with distilled water and filtration. the as-prepared cdcs and raw materials were characterized by x-ray diffraction (xrd), raman spectroscopy, ftir and sem. the xrd patterns reveals merely the reaction between calcium carbide and sulfur at 10 h. sem images proved the formation of the numerous nanometer porosities. according to raman results, cdcs had high graphitization degree, and also ftir results confirmed the formation of carbon bonds. moreover, cdcs obtained by the reaction with sulfur had the highest graphitization degree and lowest disorder.