Углеродные нанотрубки (УНТ) синтезируются различными методами, причем наиболее распространенным для коммерческого производства является химическое осаждение из паровой фазы (CVD). Этот процесс включает в себя разложение углеводородных газов на металлическом катализаторе при высоких температурах, обычно выше 800°C, с образованием углеродных нанотрубок. Качество и выход УНТ зависят от нескольких параметров, включая температуру, давление, скорость потока газа и тип используемого катализатора.
Химическое осаждение из паровой фазы (CVD):
В процессе CVD газ-предшественник, часто углеводород, например метан или этилен, вводится в реактор, содержащий металлический катализатор, например железо, кобальт или никель. Газ нагревается до высокой температуры, в результате чего он разлагается и осаждает углерод на частицы катализатора. Затем атомы углерода выстраиваются в гексагональные структуры, образуя цилиндрическую форму нанотрубок. Рост УНТ можно контролировать, регулируя параметры процесса, в том числе выбор катализатора, температуру и состав газа.Химическое осаждение из паровой плазмы (PECVD):
Альтернативный метод, PECVD, использует плазму для улучшения процесса осаждения, что позволяет получать более низкие температуры (ниже 400°C) и потенциально более качественные УНТ. Этот метод особенно полезен для осаждения УНТ на подложках, которые не выдерживают высоких температур, таких как стекло или некоторые полимеры. Использование плазмы повышает реакционную способность газов, способствуя образованию УНТ при более низких температурах.
Экологически чистое и отработанное сырье:
Новые методы направлены на использование экологически чистого или отработанного сырья для синтеза УНТ с целью снижения воздействия на окружающую среду и утилизации отходов. Например, электролиз диоксида углерода в расплавленных солях позволяет получать УНТ, хотя существуют опасения по поводу качества получаемого материала. Пиролиз метана, при котором происходит термическое разложение метана на водород и твердый углерод, является еще одним перспективным методом, особенно при использовании отходов или побочного метана.
Каталитическое химическое осаждение из паровой фазы (CCVD):
