Углеродные нанотрубки (УНТ) синтезируются различными методами, причем наиболее распространенным для коммерческого производства является химическое осаждение из паровой фазы (CVD).
CVD предполагает использование катализаторов и углеводородных газов для выращивания УНТ на подложке.
Другие методы включают лазерную абляцию, дуговой разряд и плазменное химическое осаждение паров (PECVD), которое позволяет проводить синтез при более низких температурах.
Новые методы позволяют использовать экологически чистое или отработанное сырье, например углекислый газ, полученный электролизом расплавленных солей или пиролизом метана, для получения УНТ при минимальном воздействии на окружающую среду.
Методы синтеза:
1. Химическое осаждение из паровой фазы (CVD)
CVD широко используется в промышленности благодаря своей масштабируемости и способности производить высококачественные УНТ.
В процессе CVD подложка, покрытая частицами катализатора, подвергается воздействию углеводородного газа при высоких температурах.
Газ разлагается на поверхности катализатора, и атомы углерода осаждаются, образуя УНТ.
Процесс можно оптимизировать, регулируя такие параметры, как температура, скорость потока газа и тип катализатора.
2. Химическое осаждение из паровой фазы с усилением плазмы (PECVD)
PECVD использует плазму для усиления химической реакции при более низких температурах, что делает его подходящим для осаждения УНТ на чувствительные к температуре подложки, такие как стекло.
Этот метод перспективен для приложений, требующих низкотемпературной обработки, таких как интеграция электроники.
3. Лазерная абляция и дуговой разряд
Это более ранние методы, используемые для синтеза УНТ.
Лазерная абляция использует мощный лазер для испарения графитовой мишени.
Дуговой разряд предполагает создание электрической дуги между двумя графитовыми электродами.
Оба метода позволяют получать УНТ, но они менее контролируемы и масштабируемы по сравнению с CVD.
4. Новые методы, использующие экологически чистое или отработанное сырье
К ним относятся такие процессы, как электролиз диоксида углерода в расплавленных солях и пиролиз метана.
Эти методы направлены на преобразование отходящих газов в ценные УНТ, что потенциально снижает воздействие на окружающую среду и обеспечивает устойчивый источник углерода.
Методы очистки:
Очистка УНТ очень важна, поскольку в процессе синтеза часто образуются смеси УНТ с различной структурой и размерами, а также примеси, такие как аморфный углерод и частицы металлических катализаторов.
1. Окисление
Использование сильных окислителей, таких как азотная кислота, для выборочного сжигания примесей, оставляя при этом УНТ неповрежденными.
Этот метод также позволяет функционализировать УНТ, улучшая их растворимость и реакционную способность.
2. Методы разделения
В том числе центрифугирование, хроматография и электрофорез, которые позволяют разделить УНТ на основе их физических и химических свойств.
3. Механические методы
Такие как соникация и фильтрация, которые позволяют физически отделить УНТ от примесей.
Эти методы синтеза и очистки постоянно совершенствуются, повышая качество и устойчивость производства УНТ, что делает их более жизнеспособными для широкого спектра применений.
Продолжайте исследовать, обратитесь к нашим экспертам
Познакомьтесь с передовыми технологиями CNT вместе с KINTEK SOLUTION.
Наш обширный ассортимент продуктов и услуг по производству УНТ, включая современные методы синтеза и очистки, предназначен для расширения возможностей ваших исследований и промышленных применений.
Откройте для себя будущее материалов уже сегодня вместе с KINTEK SOLUTION - там, где качество и экологическая ответственность идут рука об руку.
Присоединяйтесь к нашей революции и поднимите свои проекты на новую высоту.
