Forskere kører en hastighedstest for at øge produktionen af ​​kulstofnanorør

Skoltech-forskere har undersøgt proceduren for levering af katalysator, der anvendes i den mest almindelige metode til produktion af kulstof nanorør, kemisk dampaflejring (CVD), tilbyder, hvad de kalder en "simpel og elegant" måde at øge produktiviteten og bane vejen for billigere og mere tilgængelig nanorør-baseret teknologi. Avisen blev udgivet i Chemical Engineering Journal .

Enkeltvæggede kulstof nanorør (SWCNT), små rullede plader af grafen med en tykkelse på kun et atom, har et stort løfte, når det kommer til anvendelser inden for materialevidenskab og elektronik. Det er grunden til, at der fokuseres så meget på at perfektionere syntesen af ​​SWCNT'er; fra fysiske metoder, såsom at bruge laserstråler til at fjerne et grafitmål, hele vejen til den mest almindelige CVD-tilgang, når metalkatalysatorpartikler bruges til at "strippe" en kulstofholdig gas fra dens kulstof og dyrke nanorørene på disse partikler.

"Vejen fra råmaterialer til kulstofnanorør kræver en fin balance mellem snesevis af reaktorparametre. Dannelsen af ​​kulstofnanorør er en vanskelig og kompleks proces, som har været undersøgt i lang tid, men holder stadig på mange hemmeligheder, " forklarer Albert Nasibulin, en professor ved Skoltech og en adjungeret professor ved Institut for Kemi og Materialevidenskab, Aalto University School of Chemical Engineering.

Forskellige måder at forbedre katalysatoraktivering på, for at producere flere SWCNT'er med de nødvendige egenskaber, er allerede blevet foreslået. Nasibulin og hans kolleger fokuserede på injektionsproceduren, nemlig hvordan man fordeler ferrocendamp (en almindeligt anvendt katalysatorprecursor) i reaktoren.

De dyrkede deres kulstof nanorør ved hjælp af aerosol CVD-tilgangen, at bruge kulilte som kulstofkilde, og overvågede synteseproduktiviteten og SWCNT-karakteristika (såsom deres diameter) afhængigt af hastigheden af ​​katalysatorindsprøjtning og koncentrationen af ​​CO ₂ (bruges som et middel til finjustering). I sidste ende konkluderede forskerne, at "justering af injektorstrømningshastigheden kunne føre til en 9-fold stigning i synteseproduktiviteten, mens de fleste af SWCNT-egenskaberne bevares, "såsom deres diameter, andelen af ​​defekte nanorør, og filmledningsevne.

"Hver teknologi handler altid om effektivitet. Når det kommer til CVD-produktion af nanorør, effektiviteten af ​​katalysatoren er normalt ude af syne. Imidlertid, vi ser en stor mulighed der, og dette arbejde er kun et første skridt mod en effektiv teknologi, "Dmitry Krasnikov, seniorforsker ved Skoltech og medforfatter til papiret, siger.