Углеродные нанотрубки (УНТ) являются отличными катализаторами благодаря своим уникальным структурным свойствам, высокой площади поверхности и способности эффективно стимулировать специфические химические реакции. Их цилиндрическая структура с диаметром в нанометровом масштабе и длиной от микрометров до сантиметров обеспечивает высокую механическую прочность и большую площадь поверхности для каталитических реакций. Использование металлических катализаторов при синтезе УНТ методом каталитического химического осаждения из паровой фазы (CVD) позволяет выращивать эти материалы при более низких температурах, что повышает их каталитическую эффективность.
1. Уникальные структурные свойства:
Углеродные нанотрубки имеют трубчатую структуру, состоящую из атомов углерода, расположенных в гексагональной решетке. Такая структура не только придает высокую механическую прочность, но и обеспечивает большую площадь поверхности для каталитических реакций. Нанометровый диаметр и большая длина УНТ позволяют создать высокую плотность активных участков, которые имеют решающее значение для каталитических процессов.2. Высокая площадь поверхности:
Высокая площадь поверхности УНТ является прямым следствием их наноструктуры. Такая большая площадь поверхности благоприятна для катализа, так как обеспечивает большее взаимодействие между катализатором и реактивами. При синтезе УНТ присутствие водорода в низких концентрациях может способствовать росту углеродных нанотрубок за счет восстановления катализатора или участия в термической реакции, как было отмечено в исследовании с участием метана и этилена. Такое взаимодействие усиливает каталитическую активность УНТ.
3. Каталитический CVD-синтез:
Использование металлических катализаторов при выращивании УНТ методом каталитического CVD имеет решающее значение. Эти катализаторы способствуют реакции газа-предшественника на подложке, что позволяет выращивать УНТ при гораздо более низких температурах, чем это было бы возможно в противном случае. Это не только делает процесс более энергоэффективным, но и позволяет лучше контролировать свойства получаемых УНТ. Катализаторы могут быть приспособлены для стимулирования определенных типов реакций, что делает УНТ универсальными в различных каталитических приложениях.4. Энергоэффективность и воздействие на окружающую среду:
По сравнению с другими углеродными материалами, такими как сажа и графен, УНТ имеют преимущества с точки зрения энергоэффективности и воздействия на окружающую среду. Углеродная сажа, например, имеет более высокие выбросы CO2 и более высокие требования к нагрузке в композитах. УНТ также демонстрируют меньшее выделение наночастиц при использовании, например, для армирования шин, что делает их более экологичным выбором.
