Ki metòd preparasyon pou nanotub kabòn?

1. Ki jan Nanotub Kabòn yo "grandi"?

Nanotub kabòn yo pa soti nan tè a; yo "grandi" nan laboratwa. Atòm kabòn yo reyaji nan fason espesifik, boukle moute nan estrikti tubulaires kre-yon pwosesis ki sanble ak woule yon fèy papye grafèn nan yon pay.

Depi dekouvèt yo an 1991, syantis yo te devlope divès metòd pou prepare "super materyèl" sa a. Pami yo, metòd egzeyat arc, metòd ablation lazè, ak metòd depo chimik vapè (CVD) se twa apwòch ki pi endikap yo. Atik sa a diskite sou spesifik yo nan chak metòd-ki jan yo opere, avantaj respektif yo ak dezavantaj yo, ak ki youn ki pi apwopriye pou pwodiksyon endistriyèl.

2. Eksplikasyon detaye sou twa metòd preparasyon prensipal yo

2.1 Metòd Egzeyat Arc: Metòd "Pi Tradisyonèl" la

Metòd egzeyat arc se te premye metòd yo itilize pou dekouvri CNT yo epi yo ka konsidere kòm yon teknoloji "veteran".

Ki jan li travay?
Yon gaz inaktif (tipikman elyòm oswa agon) prezante nan yon raktor, epi yo itilize de baton grafit kòm anod ak katod. Lè yo aplike aktyèl dirèk, grafit la nan anod la vaporize pa tanperati ki wo, ak atòm kabòn reranje yo fòme CNTs, depoze kòm "swi" sou sifas la katod ak mi raktor.

Diferans nan pwodwi yo:

CNT ki gen plizyè mi-:Èske yo ka sentèz lè l sèvi avèk elektwòd grafit pi dirèkteman.

CNT ki gen yon sèl-ranpa:Mande pou ajoute katalis metal tankou fè, cobalt, oswa nikèl nan anod la.

Avantaj:

Segondè kristalinite pwodwi ak estrikti pafè -kèk domaj miray, wo degre de grafitizasyon.

Teknoloji relativman matirite, ekipman senp.

Pi bon kalite pwodwi nan mitan twa metòd yo.

Dezavantaj:

Konsomasyon enèji segondè, ki egzije gwo vakyòm ak kondisyon tanperati espesifik.

Sede ki ba; difisil pou ogmante ekonomikman.

Pwodwi yo melanje ak gwo kantite kabòn amorphe, fullerenes, ak lòt enpurte, ki mande 繁琐 etap pirifikasyon.

CNT metalik ak semi-conducteurs yo melanje ansanm epi yo pa ka separe.

Mande pou ranplasman peryodik elektwòd ak sib.

Rezime:Bon kalite, men sede ba ak enpurte segondè; pa apwopriye pou pwodiksyon endistriyèl gwo -echèl.

2.2 Lazè Ablation Metòd: Pi wo Precision, Pi ba Sede

Metòd ablasyon lazè a te premye rapòte pa Guo ak kòlèg li yo an 1995 epi yo ka konsidere kòm yon "vèsyon modènize" nan metòd la egzeyat arc.

Ki jan li travay?
Nan yon -tanperati wo (800–1500 degre) atmosfè inaktif, yon gwo -enèji reyon lazè batman bonbade yon sib grafit solid ki monte nan yon tib kwats, vaporize li. Atòm kabòn reyini nan CNT, ki answit kolekte kòm swi ki baze sou kabòn-nan aparèy la.

Avantaj:

CNT sentèz yo gen gwo pèfeksyon estriktirèl.

Ka pwodwi SWCNTs san enpurte MWCNT.

Kapab kontwole pwodiksyon an nan chiralite espesifik (eg, (10,10) CNTs).

Pwodui mwens enpurte kabòn amorphe.

Dezavantaj:

Ekipman konplèks ak chè; gwo pri lazè.

Rendeman ekstrèmman ba-sèlman kantite miligram pou chak preparasyon.

Segondè konsomasyon enèji; mande pou tanperati ki wo ak kondisyon presyon.

Epitou gen pwoblèm enpurte ki mande pou pirifye后续.

Faktè ki enfliyanse:Konpozisyon chimik sib la, pouvwa lazè ak longèdonn, ak distans ki genyen ant substra a ak sib tout afekte pwodiksyon an ak bon jan kalite.

Rezime:Pi wo presizyon ak pite, men sede a piti piti piti; sèlman apwopriye pou rechèch mekanik nan laboratwa.

2.3 Depozisyon Vapè Chimik (CVD): "Workhorse" nan endistriyalizasyon

Metòd CVD se kounye a chwa endikap pou pwodiksyon endistriyèl epi li se metòd ki pi pwomèt pou reyalize pwodiksyon gwo -echèl.

Ki jan li travay?
Idrokarbone oswa kabòn-ki gen oksid (egzanp, metàn, asetilèn, etilèn) yo prezante nan yon gwo -founye tib tanperati ki gen katalis metal (fè, cobalt, nikèl, elatriye). Gaz la dekonpoze sou sifas katalis la, ak atòm kabòn reyranje yo fòme CNTs.

Kalite ekipman:Réacteurs orizontal, réacteurs kabann fluidized, réacteurs vètikal, etc.

Poukisa CVD vin endikap?

Tanperati ki pi ba:Tanperati reyaksyon (600-1000 degre) pi ba anpil pase sa yo ki nan egzeyat arc ak metòd lazè (pi wo pase 3000 degre).

Pwodiksyon kontinyèl:Gaz se kontinyèlman prezante, CNT yo kontinyèlman grandi, sa ki pèmèt operasyon kontinyèl.

Segondè rannman:Kapasite pwodiksyon yon sèl réacteurs byen lwen depase de lòt metòd yo.

Bon kontwòl:Lè w ajiste paramèt tankou katalis, tanperati ak to koule gaz, yo ka kontwole dyamèt, longè ak estrikti CNT yo.

Dezavantaj:

Pwodwi yo gen plis domaj estriktirèl; degre nan grafitizasyon se pa osi wo ke ak metòd la egzeyat arc.

Ka kenbe enpurte metal katalis, ki mande tretman pou pirifye.

Seleksyon katalis la enpòtan-katalis la detèmine dirèkteman kalite pwodwi ak sede.

Rezime:Metòd CVD a se chwa ki pi bon pou endistriyalizasyon -byenke pite a se yon ti kras enferyè a de premye metòd yo, li gen avantaj konplè nan sede, pri, ak kontwòl.

3. Rezime Konparezon Twa Metòd yo

Konklizyon debaz:Metòd ekoulman arc ak ablasyon lazè yo apwopriye pou prepare echantiyon bon jan kalite - nan laboratwa; metòd CVD a se sèl chwa pou pwodiksyon endistriyèl gwo -echèl.

4. Teknoloji CVD avanse: Soti nan laboratwa jiska dis-mil-echèl tòn

Teknoloji CVD tèt li toujou ap evolye. Anplis CVD tèmik tradisyonèl yo, yo devlope teknik avanse tankou plasma-enhanced CVD (PECVD) ak mikwo ond plasma CVD. Sa yo ka grandi CNT nan menm pi ba tanperati epi yo bay kontwòl pi presi sou aliyman tib ak oryantasyon.

Dekouvèt nan endistriyalizasyon CVD pa konpayi Chinwa yo:

Shandong Tanfeng se youn nan kèk konpayi domestik ki metrize teknoloji debaz pou pwodui nanomateryèl kabòn atravè metòd faz gaz-. Sèvi ak kontwòl konplètman otomatize, pwodiksyon pwodwi yo te ogmante a plis pase 99%. Kapasite pwodiksyon kounye a te elaji a 2,000 tòn chak ane, fè li youn nan pi gwo baz pwodiksyon CNT nan mond lan.

5. Avantaj nan manifaktirè yo: fè CVD Teknoloji soti nan "kapab" nan "fasil pou itilize"

Kòm yon manifakti CNT, nou te chwazi wout teknoloji CVD la epi nou te fè plizyè bagay konkrè nan nivo endistriyalizasyon:

Metriz teknoloji debaz nan konsepsyon katalis ak preparasyon.Nan metòd CVD la, katalis la se "nanm" -li detèmine dirèkteman dyamèt, kantite mi yo, ak rannman CNT yo. Atravè sistèm katalis devlope endepandan nou an, nou te reyalize kontwòl egzak sou estrikti pwodwi, ak yon distribisyon dyamèt etwat ak bon konsistans pakèt-a-.

Kraze nan kou boutèy la nan reyaktè k ap monte -.Réacteurs CVD tradisyonèl yo gen kapasite pwodiksyon yon sèl -inite. Bati yon plant dis-mil-tòn ta mande plizyè douzèn inite k ap fonksyone an paralèl, ki enplike gwo envestisman ak jesyon difisil. Nou te adopte yon twazyèm -jenerasyon gwo-reyaktè konsepsyon, kote kapasite yon sèl inite se plizyè fwa ke nan ekipman tradisyonèl yo, siyifikativman diminye konsomasyon enèji ak depans travay.

Kounye a, pwodwi CNT nou yo lajman ki itilize nan aditif kondiktif batri ityòm pou nouvo machin enèji, konpoze polymère avanse, elastomè, aerospace, transpò tren, jenerasyon pouvwa van, ak lòt jaden. Soti nan matyè premyè nan réacteurs, soti nan katalis pou pirifye ak dispèsyon, nou te metrize tout chèn teknoloji pou pwodiksyon CVD nan CNTs, angaje nan pote "materyèl super" sa a nan dè milye de endistri yo.