science >> Wetenschap >  >> Chemie

Grootschalige bereidingsmethode van hoogwaardige SWNT-sponzen

De 3D koolstof nanobuis-spons bereid door een supersnelle vlamverbrandingsmethode. Krediet:Shihong Yue

In een paper gepubliceerd in nano , een groep onderzoekers rapporteert dat ze een eenvoudige vlamverbrandingsmethode hebben ontwikkeld om op grote schaal enkelwandige koolstofnanobuisjes (SWNT) sponzen te maken. De SWNT-spons heeft multifunctionele eigenschappen en heeft toepassingen in afvalreiniging, detectie en energieopslag.

De onderzoekers zochten een snelle methode van massaproductie om lichtgewicht, poreuze koolstof nanobuis (CNT) sponzen met met lage energie. Ze ontdekten een methode om enkelwandige koolstofnanobuisjes (SWNT) sponzen te maken met een 3D-elastisch onderling verbonden hol skeletnetwerk door commerciële polyurethaan (PU) sponzen bedekt met SWNT's te verbranden.

De PU-spons wordt in minder dan 20 seconden verwijderd in een ethanolvlam, sponsachtige structuren achterlatend. Vergeleken met eerder gerapporteerde chemische dampafzetting (CVD), de vlamverbrandingsmethode die in dit werk wordt gebruikt, heeft de voordelen van dichtheidscontrole, lage kosten en geschiktheid voor grootschalige productie. Aanvullend, de vorm en grootte van de spons worden gecontroleerd door voorbehandeling van PU-sjablonen.

De gesynthetiseerde SWNT-sponzen vertonen een reeks vergelijkbare eigenschappen, inclusief hoge geleidbaarheid, matige organische vloeibare adsorptie, goede elasticiteit en hoge specifieke capaciteit. Ook, de sponzen kunnen een ultralage dichtheid van 0,8 mg cm . bereiken 3 en behoud de originele geometrie van de PU-sjabloon zonder vervorming. De hoge hydrofobiciteit geeft de SWNT-sponzen een bewonderenswaardige adsorptiesnelheid en capaciteit voor organische oplosmiddelen. De sponzen konden een maximale drukspanning van 11 bereiken, 500 Pa bij 80 procent rek, maar doorstond ook meer dan 1000 compressiecycli bij 60 procent belasting. Verder, gebruikt als flexibel elektrodemateriaal, de poreuze SWNT-sponzen bereikten een hoge specifieke capaciteit en 95 procent capacitieve retentie van meer dan 10, 000 cycli.