众所周知,碳纳米管(CNT)是全球最令人受到关注的纳米材料之一。碳纳米管是由碳形成的纳米级直径(直径约1-3纳米)的中空管。以碳纳米管或巴基管(碳纳米管的别称)为代表。为了制造它,二维石墨被折叠或卷成圆柱形以生成纳米管。从内部看,纳米管是空心的。碳纳米管的长度远大于其直径。纳米管长度通常以微米为单位测量。碳纳米管是二维石墨烯片的折叠版本。碳纳米管具有特殊的特性。制造碳纳米管的方法有很多种,今天我们讨论一些重要的方法。如何制造碳纳米管!
使用圆弧法合成碳纳米管(CNT)
构建一个内部装有重型阳极和阴极的真空室。使用碳棒作为桥梁,去除腔室中的大气。通过碳棒发送电弧220V电。在阳极上,将形成碳纳米管。改变真空室的环境来改变碳纳米管的化学特性。氢产生更甜的纳米管,而氮产生苦味的纳米管。
使用催化化学气相沉积合成碳纳米管(CNT)
CVD方法涉及采用气相碳源,并使用等离子体或电阻加热线圈等能源将能量转移到气态碳分子。CVD工艺中使用甲烷、一氧化碳和乙炔等碳氢化合物作为碳源。碳氢化合物在高温烘箱(720°C)中流经石英管。然后,碳将扩散到涂有催化剂(通常是第一行过渡金属,如镍、铁或钴)的加热基材上,并在那里结合。如果保持正确的设置,碳纳米管就会生长。
使用激光烧蚀合成碳纳米管(CNT)
要进行激光烧蚀,需要使用脉冲激光来蒸发高温反应器中的石墨靶,同时将惰性气体推入反应室中。当蒸发的碳凝结时,纳米管在反应器较冷的表面上形成。为了收集纳米管,该设备可能包含水冷表面。激光烧蚀工艺主要生成单壁碳纳米管,其直径由反应温度决定,产率约为70%。然而,它比电弧放电或化学气相沉积成本更高。
液相碳纳米管纯化法合成碳纳米管(CNT)
离心分离、微滤和色谱将多壁纳米管与不需要的纳米颗粒分离,或将单壁纳米管与无定形碳污染物分离。初步过滤去除大的石墨颗粒,而溶解去除富勒烯(在有机溶剂中)和催化剂颗粒。由于保持碳纳米管在溶液中正确分离至关重要,因此在最终分离步骤之前通常用表面活性剂将它们分散。
我们希望本指南能够增进您对碳纳米管生产方法的理解,并激励您将碳纳米管纳入现有工艺中,以提高某些质量或构建基于CNT的应用。