Skoltech-forskare har undersökt proceduren för katalysatorleverans som används i den vanligaste metoden för produktion av kolnanorör, kemisk ångavsättning (CVD), erbjuder vad de kallar ett "enkelt och elegant" sätt att öka produktiviteten och bana väg för billigare och mer tillgänglig nanorörsbaserad teknik. Tidningen publicerades i Chemical Engineering Journal .

Enkelväggiga kolnanorör (SWCNT), små rullade ark av grafen med en tjocklek på bara en atom, har ett enormt löfte när det gäller tillämpningar inom materialvetenskap och elektronik. Det är anledningen till att så mycket ansträngning fokuseras på att fullända syntesen av SWCNT; från fysiska metoder, som att använda laserstrålar för att avlägsna ett grafitmål, hela vägen till den vanligaste CVD-metoden, när metallkatalysatorpartiklar används för att "strippa" en kolinnehållande gas från dess kol och odla nanorören på dessa partiklar.

"Vägen från råmaterial till kolnanorör kräver en fin balans mellan dussintals reaktorparametrar. Bildandet av kolnanorör är en knepig och komplex process som har studerats under lång tid, men har fortfarande många hemligheter, " förklarar Albert Nasibulin, en professor vid Skoltech och en adjungerad professor vid Institutionen för kemi och materialvetenskap, Aalto University School of Chemical Engineering.

Olika sätt att förbättra katalysatoraktivering, för att producera fler SWCNT med de nödvändiga egenskaperna, har redan föreslagits. Nasibulin och hans kollegor fokuserade på injektionsproceduren, nämligen om hur man fördelar ferrocenånga (en vanlig katalysatorprekursor) i reaktorn.

De odlade sina kolnanorör med hjälp av aerosol CVD-metoden, använda kolmonoxid som kolkälla, och övervakade syntesproduktiviteten och SWCNT-egenskaperna (såsom deras diameter) beroende på hastigheten för katalysatorinsprutning och koncentrationen av CO ₂ (används som ett medel för finjustering). I slutändan drog forskarna slutsatsen att "justering av injektorns flödeshastighet kan leda till en 9-faldig ökning av syntesproduktiviteten samtidigt som de flesta av SWCNT-egenskaperna bevaras, "som deras diameter, andelen defekta nanorör, och filmledningsförmåga.

"Varje teknik handlar alltid om effektivitet. När det gäller CVD-produktion av nanorör, katalysatorns effektivitet är vanligtvis utom synhåll. Dock, vi ser en stor möjlighet där och detta arbete är bara ett första steg mot en effektiv teknik, "Dmitrij Krasnikov, senior forskare vid Skoltech och medförfattare till artikeln, säger.