Skoltech-onderzoekers hebben de procedure voor katalysatorafgifte onderzocht die wordt gebruikt in de meest gebruikelijke methode voor de productie van koolstofnanobuisjes, chemische dampafzetting (CVD), het aanbieden van wat zij noemen een "eenvoudige en elegante" manier om de productiviteit te verhogen en de weg vrij te maken voor goedkopere en meer toegankelijke op nanobuisjes gebaseerde technologie. De krant is gepubliceerd in de Tijdschrift voor chemische technologie .

Enkelwandige koolstofnanobuisjes (SWCNT), kleine opgerolde vellen grafeen met een dikte van slechts één atoom, veelbelovend als het gaat om toepassingen in materiaalkunde en elektronica. Dat is de reden waarom er zoveel moeite wordt gedaan om de synthese van SWCNT's te perfectioneren; van fysieke methoden, zoals het gebruik van laserstralen om een ​​grafietdoel te ablateren, helemaal naar de meest voorkomende CVD-aanpak, wanneer metaalkatalysatordeeltjes worden gebruikt om een ​​koolstofhoudend gas van zijn koolstof te "strippen" en de nanobuisjes op deze deeltjes te laten groeien.

"De weg van grondstof naar koolstofnanobuisjes vereist een fijne balans tussen tientallen reactorparameters. De vorming van koolstofnanobuisjes is een lastig en complex proces dat al lang wordt bestudeerd, maar heeft nog steeds veel geheimen, " legt Albert Nasibulin uit, een professor bij Skoltech en een adjunct-professor bij de afdeling Chemie en Materiaalkunde, Aalto University School of Chemical Engineering.

Verschillende manieren om de activering van de katalysator te verbeteren, om meer SWCNT's met de vereiste eigenschappen te produceren, zijn al gesuggereerd. Nasibulin en zijn collega's concentreerden zich op de injectieprocedure, namelijk over hoe ferroceendamp (een veelgebruikte katalysatorprecursor) in de reactor moet worden verdeeld.

Ze groeiden hun koolstofnanobuisjes met behulp van de aerosol-CVD-benadering, het gebruik van koolmonoxide als koolstofbron, en bewaakte de syntheseproductiviteit en SWCNT-kenmerken (zoals hun diameter) afhankelijk van de snelheid van katalysatorinjectie en de concentratie van CO ₂ (gebruikt als middel voor fine-tuning). Uiteindelijk concludeerden de onderzoekers dat "aanpassing van de injectorstroom zou kunnen leiden tot een 9-voudige toename van de syntheseproductiviteit met behoud van de meeste SWCNT-kenmerken, "zoals hun diameter, het aandeel defecte nanobuisjes, en filmgeleiding.

"Elke technologie gaat altijd over efficiëntie. Als het gaat om de productie van nanobuisjes, de efficiëntie van de katalysator is meestal uit het zicht. Echter, we zien daar een geweldige kans en dit werk is slechts een eerste stap naar een efficiënte technologie, "Dmitri Krasnikov, senior onderzoeker bij Skoltech en co-auteur van het artikel, zegt.