Tecnologias - nano tubo de carbono

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Quando é desejado para produzir VGCF entra uma terceira etapa de espessamento, em que a proporção de hidrogénio e a temperatura são diminuídas para favorecer craqueamento.

O método é versátil e substrato permite que diferentes tipos de filamentos com elevada seletividade. No entanto, as quantidades de produção são muito pequenas, sendo um processo descontínuo que requer um tempo de residência muito elevadas, de modo que os custos são astronômicos.

3.1 MÉTODO DE FLUTUAÇÃO CATALISADOR

Este método foi desenvolvido nos anos 1980 por grupos de endo e Tibbetts para a produção de VGCF. Hoje em dia, é uma forma válida de obtenção de nanotubos, nanofibras ou VGCF, embora o controle do que acontece é bastante mais complicado do que no método do substrato. A ideia do presente método é a de produzir continuamente, num processo contínuo, nanorods catalíticos, introduzindo-se no reator a sua reação. Portanto, todos os passos descritos no método do substrato (preparação do catalisador), a geração de nanopartículas de metal elementar, nanorods crescimento (e espessura) deve ter lugar em um único reator.

Como uma fonte de catalisador é utilizada principalmente Fe, especificamente corpo de metal para gerar nanopartículas metálicas ativas mais viáveis. Ambos Fe (CO) são utilizados como ferroceno. Não encontrado na literatura nenhum trabalho em que nanobastões são obtidos catalisadores flutuantes alimentar o reator.

Para volumes de reatores não são muito grandes e design viável, ele deve ter um razoável cinética da reação, bem acima do substrato método. Isto requer tanto o aumento da temperatura, com a formação de fuligem, inevitável por craqueamento à fonte de carbono. Para minimizar a formação de fuligem, o tempo de residência deve ser muito pequeno, da ordem de segundos. Este grande aumento na cinética é conseguido através da adição de uma fonte de S (H2S, tiofeno), em quantidades aproximadamente equimolares com o metal. Essa função não é clara, embora pareça que tem a ver com a geração de partículas fundidas.

3.2 A ABLAÇÃO POR LASER

A “ablação por laser" é um processo de vaporização de um alvo de grafite, irradiando um pulso de laser em um reator de alta temperatura e na presença de um gás inerte. Os nanotubos são formados quando vaporizado contactos de grafite a superfície fria, condensando-se nas paredes do reator.

Este processo tem geralmente um rendimento típico de 70%, em peso, e produz nanotubos de monocamada com um diâmetro que pode ser controlado fazendo variar a temperatura no interior do reator.

3.3 DESCARGAS DE ARCO

Desde 1991, a presença de nanotubos foi observada na fuligem produzida por causando um arco eléctrico entre os dois eléctrodos de grafite. A corrente típica para produzir o arco era cerca de 100 amperes e, paradoxalmente, o que se pretendia era produzir fulerenos. A primeira vez que os nanotubos de carbono foram produzidos maciçamente, utilizava-se um método semelhante ao acima, por dois pesquisadores do Laboratório de Pesquisa Básica da empresa NEC.

Neste processo, observou-se que o carbono contido no eletrodo negativo sublimada devido às elevadas temperaturas produzidas pela descarga que causou o arco. Esta técnica é o método mais importante usada na síntese de nanotubos, desde que foi a primeira em que a produção deste alótropo era apreciável.

A descarga de arco é um tipo de descarga elétrica contínua que gera luz e calor intensos. Ela ocorre entre dois eletrodos que entram em uma atmosfera de gás inerte, a baixa pressão. Para os eletrodos de grafite, que é passado intensas correntes (centenas de amperes), o que torna sublimar os átomos de carbono da superfície do eléctrodo, formando um plasma em torno destes. Em um aparelho de ar aberta e arco pressão normal (uma atmosfera) o eletrodo positivo atinge uma temperatura de cerca de 3000 ° C.

O rendimento típico utilizando esta técnica, é da ordem de 30% em peso e os produtos obtidos são os nanotubos de monocamada, de camadas múltiplas, como um comprimento típico de cerca de 50 mícron.

Pode ser combinado com o método de purificação de oxidação, desenvolvido por Ebbesen em 1994, que consiste em aquecer o fullerite extraiu-se após a descarga a 1000 K, numa atmosfera de oxigénio durante 30 minutos. Este processo permite que diferentes tipos de evaporação fulerenos e nanotubos de deixar isolado. É também usado para evaporar as paredes de camadas múltiplas tipo nanotubos mais exteriores, e também para abrir as extremidades do mesmo.

3.4 CVD

A deposição de fase de vapor catalítica, ou Fase Vapor catalítica (CVD) foi descrita pela primeira vez em 1959, mas não foi até 1993, quando os nanotubos foram sintetizados por este processo. Em 2007, um grupo de pesquisadores da Universidade de Cincinnati, desenvolveu um processo de crescimento que permitiu a obtenção de matrizes de nanotubos de carbono alinhados, com um comprimento médio de 18 mm.

No CDV, um substrato com uma camada de metal tal como níquel, cobalto, ouro ou uma combinação destes são normalmente preparados. nanopartículas de metal também pode ser produzida por outros meios, incluindo a redução de óxidos ou soluções sólidas de óxido. Os diâmetros dos nanotubos a ser formado por um crescimento controlado estão relacionados com o tamanho das partículas de metal. Este tamanho pode ser controlada por um padrão de revestimento (ou de metal máscaras), ou pela adição de água na camada de metal forte. O substrato é aquecido a cerca de 700 ° C aproximadamente.

Para iniciar o crescimento do nanotubo, dois gases são misturados no reator. Um gás de processo, tais como amoníaco, azoto, hidrogénio e outros gases usados ​​como fonte de carbono; e acetileno, etileno, etanol, metano, etc. Nanotubos de crescimento no lado do catalisador de metal. Os intervalos de gás contendo carbono sobre a superfície das partículas de catalisador, e de carbono é transportado para os limites da partícula, em que os nanotubos são formados. Este mecanismo ainda está em estudo e discussão. As partículas de catalisador podem permanecer nas extremidades dos nanotubos durante o processo de crescimento, ou continuar com a base do nanotubo, dependendo da adesão entre as partículas de catalisador e o substrato.

CDV é muito frequente para a produção comercial do método de nanotubos de carbono. Para este efeito, as nanopartículas metálicas são cuidadosamente misturadas com um