فاسفیٹ آف آئرن پر مختصر بحث

Thread Content

جن لوگوں کو دلچسپی ہے، وہ میرے دیگر مضامین بھی دیکھ سکتے ہیں: http://www.haolin.biz/UserForum/blog/bloghome.html۔ جو لوگ نئی توانائی سے چلنے والی گاڑیوں سے متعلق معلومات رکھتے ہیں، وہ اچھی طرح جانتے ہیں کہ فاسفیٹ آئرن لیتھیئم مواد اور ٹرائی میٹل مواد کے درمیان کیا مقابلہ ہے۔ در حقیقت، معیاری لیتھیم آئرن فاسفیٹ حاصل کرنا آسان کام نہیں ہے؛ عملی شرائط کو درست کرنے اور ان پر کنٹرول رکھنے کے علاوہ، خام مواد کے معیار کے لحاظ سے بھی بہت سخت تقاضے ہیں۔ در حقیقت، اعلیٰ کارکردگی والے لیتھیئم آئرن فاسفیٹ مواد تیار کرنے کے لئے، پہلے ہی اعلیٰ کارکردگی والے پیشگی مواد کی تیاری ضروری ہے، اور لیتھیئم آئرن فاسفیٹ کا استعمال پیشگی مواد تیار کرنے کے لئے ایک بہترین اختیار ہے۔ تاہم، فی الحال فاسفورس آئرن کی پیداوار کے عمل میں کمزوریاں موجود ہیں، اور مصنوعات کی کارکردگی بھی غیرمستحکم ہے۔ فزیکل اور کیمیائی خصوصیات: فاسفورس آئرن FePO4 کو “پوزیٹیو فاسفورس آئرن” یا “فاسفورس ہائی آئرن” بھی کہا جاتا ہے؛ دوقیمتی آئرن آئنوں کے لئے اسے “فاسفورس آئرون آئن” بھی کہا جاتا ہے۔ اس کا وزن 2.74 ہے۔ قدرت میں پائے جانے والے FePO4 کو “بلو آئرن آئس” بھی کہا جاتا ہے۔ FePO4 میں آئرن کی قیمت تین ہے، اور یہ عموماً دوہائیڈریٹ کی شکل میں پایا جاتا ہے۔ سلفورک ایسڈ کے علاوہ، یہ دیگر تیزابوں میں بھی حل نہیں ہوتا؛ پانی، ایسیٹک ایسڈ، الکحل میں بھی یہ تقریباً حل نہیں ہوتا۔ یہ ایک سفید یا سرمئی رنگ کا، تکونی شکل کا پاؤڈر ہے؛ یہ لوہے کے نمکیات اور سوڈیم فاسفیٹ کے باہمی ردِعمل سے بنتا ہے، جس میں لوہے کی حالت مثبت تینوی ہے۔ یہ بے زہریلا، کم لاگت والا، اور مستحکم ساخت والا ہے۔ مختلف آئرن-فاسفورس مولر تناسبات سے تیار کردہ آئرن فاسفیٹ کی SEM تصاویر (ماخذ: لٹریچر)۔ آئرن فاسفیٹ کی بہت سی مختلف ساختیں ہیں، جن میں بنیادی طور پر آئسوفاسفورس مینگنائٹ، مونوکلینک، a-کوارٹز ساخت، رامبوکلینک، اور بے ترتیب ساختیں شامل ہیں۔ جبکہ، آئسوفاسفیٹ آئرن مینگنیز کی ساخت والا فاسفیٹ آئرن، دراصل LiFePO4 کے لیتھیئم کے نکلنے کے بعد حاصل ہونے والا مرکب ہے۔ دونوں کی ساخت ایک جیسی ہے، اور دونوں ہی آرتھوگونل کرسٹل سسٹم سے تعلق رکھتے ہیں۔ مونوکلینک سسٹم میں پائے جانے والے فاسفر آئرن آکسائیڈ FePO4·2H2O کی کرسٹل ساخت، PO4 ٹیٹراہیڈرن اور FeO6 ہیکساہیڈرن کے زاویوں کے مشترکہ استعمال سے تشکیل پاتی ہے؛ یہ ایک تین جہتی ڈھانچہ ہے۔ ترائگونل سسٹم کے مقابلے میں، اس ساخت والے FePO4·2H2O کی حرارتی استحکام کم ہوتی ہے۔ تحقیقات سے پتا چلا کہ مونوکلینک ساخت والے FePO4·2H2O کی الیکٹروکیمیائی خصوصیات، ترائیکلینک ساخت والے اس مرکب کی نسبت بہتر ہیں۔ مونوکلینک ساخت والے FePO4·2H2O میں، Fe-O-Fe بانڈوں کی باہمی کردار کی وجہ سے یہ مرکب شدید ردِمقناطیسی خصوصیات کا حامل ہے؛ اس کی الیکٹروکیمیائی اور مقناطیسی خصوصیات دونوں ہی اس کی ساخت سے متعلق ہیں۔ (معلومات مختلف تحقیقی مقالات سے لی گئی ہیں۔) استعمال کے شعبے: لوہے کا استعمال ہزاروں سالوں سے جاری ہے، جبکہ لوہے کے نمکوں کا مکمل استعمال صنعتی انقلاب کے بعد شروع ہوا۔ فاسفیٹ آف آئرن کو متعدد سالوں تک تحقیق اور استعمال کے بعد، اس کے استعمال کے دائرہ کار بہت وسیع ہو گئے ہیں؛ اسے کیٹالسٹ، اضافی مواد، الیکٹروڈ مواد کی تیاری میں استعمال کیا جاتا ہے۔ کیٹالسٹ کے طور پر، نینو سطح کا آئرن فاسفیٹ استعمال کیا جا سکتا ہے؛ یہ ڈی آکسی گنیشن کے عمل میں بہت مؤثر ہے، اور انتخابی آکسی کیشن کیٹالیسس میں بھی کارآمد ثابت ہوتا ہے۔ نامیاتی سنتھیسس کے میدان میں اس کی استعمالی صلاحیتیں بہت زیادہ ہیں۔ ایک اضافی مادہ کے طور پر، آئرن فاسفیٹ کو سیمنٹ میں استعمال کیا جا سکتا ہے، نیز یہ لوہے کی مضبوطی کے لئے بھی استعمال ہو سکتا ہے۔ میگنیشیم آکسائیڈ سیمنٹ میں فاسفورس آئرن شامل کرنے سے، میگنیشیم جیل اور سیمنٹ حاصل ہوتا ہے؛ اس سیمنٹ میں پانی کے خلاف بہترین مزاحمت کی صلاحیت ہوتی ہے۔ چونکہ لوہا تین قیمتی ہے، اس لیے یہ فضا میں آسانی سے آکسیڈائز نہیں ہوتا۔ اسی وجہ سے FePO4 کو خوراک میں شامل کیا جاسکتا ہے؛ اس سے خوراک کو طویل عرصے تک محفوظ رکھا جاسکتا ہے، اور ساتھ ہی جسم میں لوہے کی کمی بھی دور ہوتی ہے۔ اس سے ہیموگلوبن کی آکسیجن جذب کرنے کی صلاحیت بہتر ہوتی ہے، اور لوہے کی کمی سے ہونے والی بیماریوں سے بچا جاسکتا ہے۔ الیکٹروڈ مواد اور خام مال کے طور پر، تینوی FePO4 کی لاگت کم ہے، اس کے علاوہ اس کے وسیع ذرائع بھی موجود ہیں۔ اس کے پاس مناسب وولٹیج اور اعلیٰ نظریاتی بیٹری کیپیسٹی بھی ہے؛ لہذا یہ لیتھیئم آئن بیٹریوں کے کیتھوڈ مواد کے لحاظ سے بہت ہی مناسب مواد ہے۔ لیکن FePO4 کی مختلف کرسٹل ساختیں ہوتی ہیں، اور اس کی الیکٹروکیمیائی سرگرمی بھی مختلف ہوتی ہے۔ زیادہ بیئرنگ کیپیسٹی حاصل کرنے کے لئے، ذرات کے سائز کو کم کرنا ایک مؤثر طریقہ ہے۔ FePO4 کو الیکٹروڈ مواد کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، اور یہی اس کا بنیادی صنعتی استعمال ہے۔ یہ LiFePO4 سے لیتھیئم کے نکلنے کا نتیجہ ہے، اس لیے اسے اس مواد کی تیاری کے لئے بطور خام مواد استعمال کیا جا سکتا ہے۔ زنگ روکنے والے رنگ کے طور پر، آئرن فاسفیٹ، عام طور پر استعمال ہونے والے زہریلے مواد جیسے ریڈ اوکسائیڈ (Pb3O4)، زنک فاسفیٹ، لیڈ کرومیٹ (PbCrO4)، اور زنک کرومیٹ (جس کا بنیادی جزو ZnCrO4 ہے) کا متبادل بن سکتا ہے۔ اسے فولادی مصنوعات کو زنگ سے بچانے کے لئے وسیع پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے۔ اس کے زنگ روکنے کے طریقہ کار کو اس طرح بیان کیا جا سکتا ہے: ڈائی ہائڈریٹڈ آئرن فاسفیٹ، ہائڈرولیسس کے عمل کے ذریعہ فاسفیٹ آئنز پیدا کرتا ہے؛ یہ فاسفیٹ آئنز، اسٹیل کی سطح پر موجود تین قیمتی آئرن آئنز کے ساتھ مل کر FePO4 نامی پرت تشکیل دیتے ہیں۔ اس طرح ہوا اور نمی، اسٹیل کی سطح سے براہِ راست رابطہ نہیں کر پاتے، اور اس طرح زنگ لگنے سے بچا جاتا ہے۔ مدیر کا نوٹ: بلوری نظام: بلورات کو ان کی مثالی شکل یا ان کی ماکروسکوپیک فزیکل خصوصیات کی بنیاد پر، ان کی سمتی خصوصیات کے لحاظ سے سات زمروں میں تقسیم کیا جاتا ہے؛ یعنی کیوبک، ہیکساگونل، تریگونل، تیتھرال، آرتھوگونل، مونوکلینک، اور ٹرائیکلینک۔ یہ سات بلوری نظام ہیں، جو تین مختلف بلوری خاندانوں سے تعلق رکھتے ہیں۔ اعلیٰ درجہ کے کرسٹل سسٹمز میں صرف ایک ہی کیوبک کرسٹل سسٹم موجود ہے ； مڈل کرسٹل سسٹمز میں ہیکساگونل، ٹیٹراگونل، اور ترائگونل، یہ تین کرسٹل سسٹمز ہیں۔ ； کم درجہ کے بلوری گروہوں میں آرتھوگونل، مونوکلینیکل، اور ترائیکلینیکل نامی تین بلوری نظام شامل ہیں۔ مثبت الیکٹروڈ کے مواد: لیتھیئم آئن بیٹریوں کے بنیادی اجزاء میں الیکٹرولائٹ، عایق مواد، اور مثبت/منفی الیکٹروڈ کے مواد شامل ہیں۔ مثبت الیکٹروڈ کے مواد کا حصہ نسبتاً زیادہ ہوتا ہے (مثبت اور منفی الیکٹروڈ کے مواد کا وزنی تناسب 3:1 سے 4:1 کے درمیان ہوتا ہے)، کیوں کہ مثبت الیکٹروڈ کے مواد کی خصوصیات براہِ راست لیتھیئم آئن بیٹری کی کارکردگی کو متاثر کرتی ہیں، اور اس کی لاگت بھی بیٹری کی کُل لاگت کا فیصلہ کرنے میں اہم کردار ادا کرتی ہے۔