Катализаторы для роста углеродных нанотрубок в основном включают металлические катализаторы, используемые в каталитическом химическом осаждении из паровой фазы (CVD). Эти катализаторы способствуют реакции газов-предшественников на подложке, что позволяет выращивать углеродные нанотрубки при более низких температурах, чем это было бы возможно в противном случае.
Подробное объяснение:
-
Металлические катализаторы в каталитическом CVD:
-
В процессе каталитического CVD важную роль играют металлические катализаторы. Эти металлы, среди которых могут быть железо, кобальт, никель или их комбинации, обычно осаждаются на подложку. Когда углеродсодержащий газ-предшественник, такой как метан, этилен или ацетилен, вводится в реакционную камеру, он вступает в реакцию на поверхности этих металлических катализаторов. Металлические катализаторы расщепляют газ-предшественник до атомов углерода, которые затем образуют углеродные нанотрубки.Роль водорода:
-
Роль водорода в процессе роста зависит от используемого газа-предшественника. Для метана и этилена водород необходим для термической конверсии этих газов перед их допированием в углеродные нанотрубки. Он помогает в восстановлении катализатора, что способствует росту углеродных нанотрубок. Однако в случае ацетилена водород не играет существенной роли в процессе синтеза, за исключением его восстановительного эффекта на катализатор.
-
Оптимизация параметров роста:
На рост углеродных нанотрубок влияют несколько параметров, включая тип и концентрацию газа-предшественника, температуру и время пребывания газа в реакционной камере. Например, очень важно поддерживать оптимальное время пребывания: слишком короткое время может не позволить накопить достаточное количество углеродного источника, что приведет к напрасному расходу материала, а слишком долгое время может привести к ограниченному пополнению углеродного источника и накоплению побочных продуктов.
Потребление энергии и темпы роста:
