Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả bước đầu đã thành
công trong việc tổng hợp vật liệu carbon nano ống CNTs
có hiệu suất cao trên xúc tác là Fe/γ-Al2O3từ nguồn nguyên
liệu là LPG sử dụng hơi nước (đóng vai trò tác nhân làm
sạch). Việc sử dụng hơi nước thay cho hydro trong nguyên
liệu như các kỹ thuật sản xuất CNTs truyền thống sẽ làm
giảm rủi ro cháy nổ và góp phần giảm giá thành sản phẩm.
CNTs thu được đã được đánh giá các đặc trưng quan trọng
và xác nhận cấu trúc nano ống bằng ảnh TEM. Kết quả
bước đầu thu được ở nghiên cứu này mở ra một hướng
nghiên cứu mới trong việc sử dụng hơi nước để tổng hợp,
điều chỉnh kích thước ống của loại vật liệu CNTs và là tiền
đề để chế tạo vật liệu CNTs với số lượng lớn phục vụ các
ứng dụng trong nghiên cứu và sản xuất công nghiệp.
5 trang |
Chia sẻ: honghp95 | Lượt xem: 582 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tổng hợp với hiệu suất cao carbon nano ống bằng phương pháp lắng đọng từ pha hơi và sử dụng hơi nước - Trương Hữu Trì, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
5420(9) 9.2017
Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ
Giới thiệu chung
CNTs đã nhận được sự quan tâm của nhiều nhà khoa
học trong hơn 2 thập niên vừa qua nhờ các tính chất vật
lý cũng như hóa học ưu việt của chúng [1]. Các kết quả
nghiên cứu được công bố cho thấy, loại vật liêu này có
thể ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau như làm chất
mang cho xúc tác trong các phản ứng hóa học, thiết bị điện
tử, lưu trữ năng lượng, làm sạch nước [1-3]. Với những
triển vọng trong nghiên cứu và ứng dụng như vừa nêu,
loại vật liệu này đã được tổng hợp bằng nhiều phương
pháp khác nhau như sử dụng hồ quang điện [4], cắt bằng
tia laser [5] hay phương pháp CVD các hợp chất có chứa
carbon với sự có mặt của xúc tác kim loại [6]. Trong đó,
CVD là phương pháp thường được sử dụng vì có nhiều ưu
điểm như nhiệt độ tiến hành của quá trình thấp hơn so với
các phương pháp pháp khác, dễ triển khai ở quy mô lớn
với chi phí thấp [1].
Ở phương pháp CVD, carbon được sử dụng có thể
từ nhiều nguồn khác nhau, tồn tại ở trạng thái khí như
ethane [7, 8], ethyne [9], acetylene [10], ở trạng thái lỏng
như ethanol [11], xylene [12] và có thể ở dạng rắn như
naphtalene, anthracene [13]. Xúc tác sử dụng cho quá
trình tổng hợp là các kim loại chuyển tiếp như sắt (Fe),
coban (Co), các xúc tác có thể được dùng trực tiếp hoặc
đưa lên trên các chất mang khác nhau như oxide nhôm,
oxide silic [10, 14]. Trong quá trình tổng hợp, cùng với
quá trình tạo thành CNTs, các sản phẩm của carbon không
mong muốn khác như carbon ở dạng vô định hình hoặc
carbon ở dạng hạt (particles) cũng được hình thành, làm
giảm độ tinh khiết của sản phẩm, do đó làm giảm chất
lượng của CNTs thu được [15-17]. Để khắc phục nhược
điểm này có nhiều giải pháp khác nhau, được chia làm 2
nhóm chính. Ở nhóm giải pháp thứ nhất, sản phẩm sau
khi tổng hợp sẽ được loại bỏ các thành phần không mong
muốn bằng quá trình oxy hóa [12] hay quá trình thủy nhiệt
[18], còn trong nhóm giải pháp thứ 2 thì quá trình tổng
hợp CNTs và làm sạch được tiến hành đồng thời. Ở nhóm
giải pháp thứ 2 này, nguồn khí cung cấp carbon được đưa
vào thiết bị phản ứng dưới dạng hỗn hợp với khí hydro và
các khí trơ khác [7, 12, 18]. Khi đó, sản phẩm thu được sẽ
có độ tinh khiết cao hơn nhờ vào sự pha loãng nồng độ của
carbon trong môi trường phản ứng. Ngoài ra, ở nhiệt độ
cao, khí hydro có thể tác dụng với carbon ở dạng vô định
hình hoặc ở dạng hạt để tạo thành dạng hợp chất khác, các
chất này sẽ theo dòng khí thoát ra khỏi sản phẩm CNTs,
làm tăng độ sạch của sản phẩm cuối cùng. So với phương
pháp làm sạch sau khi tổng hợp, phương pháp làm sạch
đồng thời sẽ hiệu quả hơn và giá thành thấp hơn [19]. Tuy
vậy, sự có mặt của hydro trong môi trường phản ứng ở
nhiệt độ cao gây nguy cơ cháy nổ nếu có sự rò rỉ không
khí, do đó việc thay thế hydro bằng một tác nhân làm sạch
Tổng hợp với hiệu suất cao carbon nano ống
bằng phương pháp lắng đọng từ pha hơi và sử dụng hơi nước
Trương Hữu Trì, Bùi Thị Lập, Nguyễn Đình Lâm*
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
Ngày nhận bài 8/7/2017; ngày chuyển phản biện 12/7/2017; ngày nhận phản biện 7/8/2017; ngày chấp nhận đăng 16/8/2017
Tóm tắt:
Trong hơn 2 thập niên vừa qua, vật liệu carbon nano ống (CNTs) đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa
học trên thế giới. Nhờ vào những tính chất đặc biệt mà chúng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Ở
nghiên cứu này, CNTs được tổng hợp bằng phương pháp kết tụ hóa học trong pha hơi (CVD - Chemical vapor
deposition) trên chất xúc tác Fe/γ-Al
2
O3 sử dụng khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) làm nguồn carbon và có sự tham gia
của hơi nước thay cho hydro trong môi trường phản ứng với chức năng làm sạch sản phẩm. Hiệu suất thu sản
phẩm lên đến 434% khối lượng so với khối lượng của xúc tác được sử dụng sau 2 giờ tổng hợp. Ảnh thu được
bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) cho thấy sản phẩm CNTs có
đường kính ống khá đồng nhất. Diện tích bề mặt riêng BET của sản phẩm được xác định bằng phương pháp hấp
phụ, giải hấp phụ đẳng nhiệt nitơ. Ngoài ra, mức độ khuyết tật của vật liệu CNTs đã được đánh giá bằng quang
phổ Raman và thành phần nguyên tố được phân tích bằng quang phổ điện tử tia X (XPS).
Từ khóa: BET, CNTs, phương pháp CVD, Raman, SEM, TEM, XPS.
Chỉ số phân loại: 2.9
*Tác giả liên hệ: Email: ndlam@dut.udn.vn
5520(9) 9.2017
Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ
khác có mức độ rủi ro thấp hơn là rất cần thiết khi triển
khai sản xuất với số lượng lớn. Việc sử dụng hơi nước
thay thế cho hydro là một trong những phương án có tính
khả thi cao. Khi phân tích vai trò của nước trong quá trình
tổng hợp CNTs bằng phương pháp CVD cho thấy, sự có
mặt của hơi nước sẽ tạo ra môi trường oxy hóa yếu ở nhiệt
độ cao cho phép làm sạch sản phẩm và hạn chế khuyết tật
trong cấu trúc mạng tinh thể (structural defects) của CNTs
hình thành [15, 16]. Ngoài ra, nước còn có vai trò kéo dài
thời gian phát triển của CNTs nên sản phẩm thu được có
kích thước dài hơn.
Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả trình bày kết quả
tổng hợp CNTs bằng phương pháp CVD trên xúc tác Fe/γ-
Al2O3, với nguồn carbon được sử dụng là khí dầu mỏ hóa
lỏng (LPG) - nguồn nguyên liệu phổ biến ở Việt nam, và
sử dụng hơi nước làm tác nhân làm sạch. Sản phẩm CNTs
được đánh giá các đặc trưng bằng một số phương pháp
phân tích hóa lý hiện đại như hấp phụ và giải hấp phụ đẳng
nhiệt nitơ, xử lý số liệu theo lý thuyết BET (Brunauer -
Emmett - Teller), quang phổ điện tử tia X (XPS: X - Ray
Photoelectron Spectroscopy), kính hiển vi điện tử quét
(SEM: Scanning Electron Microscopy), kính hiển vi điện
tử truyền qua (TEM: Transmission Electron Microscopy)
và quang phổ Raman nhằm khảo sát tính chất, hình thái
bề mặt và vi cấu trúc cũng như thành phần nguyên tố của
CNTs.
Thực nghiệm
Tổng hợp xúc tác
Nguyên vật liệu ban đầu: Tiền chất của pha hoạt tính
được sử dụng là muối nitrat sắt (Fe(NO3)2.9H2O) có độ
tinh khiết trên 98%; chất mang được sử dụng là γ-Al2O3
(CK 300B Ketjen) có bề mặt riêng 220 m2/g, chất mang
ở dạng ép đùn có đường kính 1 mm và chiều dài 3 mm
sẽ được nghiền nhỏ nhằm thu được các hạt có kích thước
nằm trong khoảng 40-80 µm. Nguồn carbon được sử
dụng trong nghiên cứu này là LPG được cung cấp bởi
Tổng công ty PVGas, đạt tiêu chuẩn TCVN 6486:2008,
có thành phần các hợp chất hydrocarbon được xác định
theo tiêu chuẩn ASTM D-2163 (tương ứng với tiêu chuẩn
TCVN 8360), với hàm lượng pentane và các hợp chất
hydrocarbon nặng hơn nhỏ hơn 2%mol, hàm lượng các
hợp chất olefin nhỏ hơn 10%mol, hàm lượng butadien nhỏ
hơn 0,5%mol, ngoài ra hàm lượng lưu huỳnh tổng nhỏ
hơn 140 mg/kg theo tiêu chuẩn ASTM D-2784.
Quá trình tổng hợp xúc tác: Xúc tác được chuẩn bị
bằng phương pháp tẩm ướt theo bốn công đoạn sau:
- Đưa pha hoạt tính lên bề mặt chất mang: Trước hết
muối nitrat sắt được hòa tan trong nước cất, sau đó dùng
Highly efficient water-assisted
synthesis of carbon nanotubes by the
chemical vapor deposition method
Huu Tri Truong, Thi Lap Bui, Dinh Lam Nguyen*
University of Scicence and Technology, The University of DaNang
Received 8 July 2017; accepted 16 August 2017
Abstract:
Carbon nanotubes (CNTs) have attracted the
scientific community over two last decades. Due to
their novel properties, carbon nanotubes have been
applied in different areas. In this research, carbon
nanotubes were synthesized on Fe/γ-Al
2
O3 catalyst by
the chemical vapor deposition (CVD) method using
liquefied petroleum gas (LPG) as a carbon source and
steam instead of hydrogen in the reaction medium.
The steam plays a role as a cleaning agent for the
product. The CNTs yield of this synthesis process is
high, up to 434% in mass in relation to the used mass
of catalyst under 2 hours of synthesis. The images
obtained by scanning electron microscopy (SEM)
and transparent electron microscopy (TEM) showed
that the obtained product was carbon nanotubes
with quite homogeneous diameters. The BET specific
surface area of the obtained product was determined
by nitrogen isothermal adsorption-desorption using
the Brunauer-Emmett-Teller method. In addition,
the structural defects of CNTs were characterized by
Raman spectroscopy, and the elemental composition
was analyzed by X-ray electron spectroscopy (XPS).
Keywords: BET, CNTs, CVD method, Raman, SEM,
TEM, XPS.
Classification number: 2.9
5620(9) 9.2017
Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ
pipet để đưa dung dịch muối thấm lên bề mặt chất mang,
tiếp theo chất mang đã được tẩm dung dịch muối sẽ được
sấy khô. Quá trình này được lặp lại vài lần để bảo đảm
toàn bộ bề mặt xúc tác được thấm đều.
- Sấy khô: Đưa chất mang đã được tẩm muối vào tủ sấy
để được sấy khô ở 110°C trong 14 h.
- Nung: Quá trình này được thực hiện ở 350°C trong
4 h trong không khí nhằm chuyển muối sang dạng oxide
tương ứng;
- Khử: Quá trình này được thực hiện ở 400°C trong
2 h trong dòng khí H2 nhằm chuyển oxide sắt sang sắt kim
loại, quá trình được thực hiện ngay trong thiết bị tổng hợp
CNTs nhằm tránh cho Fe bị oxy hóa trở lại nếu bị tiếp xúc
với không khí.
Tổng hợp CNTs bằng phương pháp CVD
Nguyên liệu được sử dụng trong nghiên cứu này là
LPG, H2, N2 và H2O. Trước khi đi vào hệ thống, các khí
được đưa qua lưu lượng kế để đo lưu lượng. Chất xúc tác
Fe/g-Al2O3 (hàm lượng của pha hoạt tính bằng 20% khối
lượng) được phân tán đều trên bề mặt của thuyền bằng sứ,
rồi đặt vào trong ống phản ứng bằng thạch anh (quartz)
có đường kính 42 mm và chiều dài 1600 mm đã được đặt
trong lò gia nhiệt. Khí N2 được sử dụng (với lưu lượng 100
ml/phút) để đuổi không khí trong hệ thống trong thời gian
1 h, sau đó được thay bằng khí H2 (với lưu lượng 100 ml/
phút) và tiến hành nâng nhiệt độ của hệ thống lên nhiệt
độ khử xúc tác ở 400°C, quá trình khử được thực hiện
trong 2 h. Sau đó, khí H2 được thay bằng N2, tiếp tục gia
nhiệt hệ thống với tốc độ 10°C/phút đến nhiệt độ tổng hợp
CNTs. Khi đã đạt nhiệt độ mong muốn, hỗn hợp khí tổng
hợp gồm LPG và N2 được sục qua bình đựng nước nhằm
bảo hòa hơi nước trong nguyên liệu rồi đi vào thiết bị tổng
hợp. Bình đựng nước sử dụng ở nghiên cứu này là bình
2 cổ, một cổ có ống dẫn nhằm đảm bảo cho hỗn hợp khí
được sục vào trong nước, cổ còn lại để dẫn hỗn hợp khí
và hơi nước ra ngoài, bình này đặt trong phòng thí nghiệm
nên nhiệt độ của nước trong bình được xem là bằng với
nhiệt độ trong phòng thí nghiệm. Quá trình tổng hợp được
tiến hành trong 2 h, sau đó hệ thống được làm lạnh đến
nhiệt độ môi trường dưới dòng khí nitơ, rồi tiến hành thu
gom sản phẩm và cân khối lượng thu được. Phần trăm
lượng sản phẩm tạo thành được tính theo công thức sau:
%CNTs
%���� =
�����
��
��� (1)
• 100
(1)
Trong đó, %CNTs là tỷ lệ CNTs tổng hợp được (%
khối lượng); w1 là tổng khối lượng của mẫu thu gom được
(g); w2 là khối lượng của xúc tác sử dụng (g).
Phân tích và đánh giá đặc trưng của CNTs
Trước hết sản phẩm từ quá trình tổng hợp được chụp
ảnh bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) trên thiết bị
FESEM-S-4800 và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
trên thiết bị JEM1010-JEOL, nhằm quan sát hình thái bề
mặt và vi cấu trúc. Tiếp đến, sản phẩm được phân tích
quang phổ Raman trên máy RENISHAW nhằm xác định
đặc trưng về mức độ khuyết tật trong cấu trúc (mức độ này
được tính bằng tỷ số cường độ ID/IG, với ID và IG là cường
độ pic tại đỉnh D và G). Quang phổ điện tử tia X (XPS)
được đo trên máy Multilab 2000 (Thermo Electron) với
điện cực Al Kα (hν = 1486,6 eV) nhằm phân tích thành
phần nguyên tố của carbon và oxy trên bề mặt sản phẩm.
Cuối cùng, bề mặt riêng được xác định bằng phương pháp
hấp phụ và giải hấp phụ đẳng nhiệt nitơ, xử lý số liệu theo
lý thuyết BET (Brunauer - Emmett - Teller) trên thiết bị
ASAP-2020.
Kết quả và thảo luận
Ở nhiên cứu này, nhóm tác giả đã tiến hành quá
trình tổng hợp CNTs ở nhiệt độ 650°C với lưu lượng
100 ml/phút, tỷ lệ LPG/N2 là 3:7. Cân sản phẩm thu được
để xác định tổng khối lượng thu được sau phản ứng, sử
dụng công thức (1) để tính toán tỷ lệ sản phẩm tạo thành
so với lượng xúc tác sử dụng. Kết quả cho thấy, tỷ lệ sản
phẩm tạo thành rất cao, đạt 434% khối lượng so với khối
lượng xúc tác đã sử dụng. Để đánh giá tính chất của sản
phẩm thu được, trước hết nhóm tác giả tiến hành chụp ảnh
mẫu bằng kính hiển vi điện tử quét, ảnh SEM được trình
bày trên hình 1.
Hình 1. Ảnh kính hiển vi điện tử quét.
Quan sát ảnh SEM của sản phẩm trên hình 1A cho thấy,
sản phẩm có hình thái bên ngoài hoàn toàn giống với CNTs
đã được công bố [8, 20], có kích thước đồng đều với mật độ
rất cao bên cạnh hình ảnh của một số cấu trúc khác đến từ
xúc tác hoặc các dạng carbon khác. Theo tác giả Sylvain và
các cộng sự [15], thành phần carbon khác có thể là carbon
vô định hình hoặc carbon ở dạng hạt nhỏ (particles). Hình
1B trình bày ảnh với mức độ phân giải cao cho thấy mức
độ đồng đều về kích thước của sản phẩm, đường kính ngoài
của các ống nằm trong khoảng từ 42-65 nm.
5720(9) 9.2017
Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ
Để thấy rõ hơn hình dạng của CNTs, nhóm tác giả đã tiến
hành chụp ảnh sản phẩm bằng kính hiển vi điện tử truyền
qua (TEM), kết quả trình bày trên hình 2. Từ ảnh thu được
cho phép khẳng định sản phẩm thu được ở dạng ống.
Hình 2. Ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua.
Thành phần nguyên tố của sản phẩm tạo thành được
xác định thông qua kết quả phân tích mẫu bằng quang phổ
điện tử tia X, giản đồ quang phổ được trình bày ở hình
3. Thông qua giản đồ quang phổ XPS thu được cho thấy,
trong thành phần của sản phẩm ngoài carbon thì oxy cũng
đã xuất hiện trong sản phẩm.
Hình 3. Giản đồ quang phổ XPS.
Tính toán thành phần nguyên tố của các cấu tử trong
sản phẩm CNTs dựa vào giản đồ XPS, kết quả được trình
bày ở bảng 1. Như vậy, ngoài thành phần chính là carbon
thì oxy cũng chiếm một hàm lượng nhỏ trong thành phần
sản phẩm. So với kết quả được công bố trước của cùng
tác giả [7] thì hàm lượng oxy trong CNTs tăng từ 3,7 đến
6,5%kl. Sự gia tăng hàm lượng oxy trong CNTs có thể giải
thích là do sự có mặt của oxy trong hơi nước, tuy nhiên để
khẳng định được điều này cần có thêm nhiều nghiên cứu
chuyên sâu khác.
Bảng 1. Thành phần nguyên tố của carbon và oxy thu
được bằng phân tích XPS.
Thành phần nguyên tố (% khối lượng)
Carbon Oxy
93,5 6,5
Tiến hành phân tích sản phẩm bằng phổ Raman, kết
quả được trình bày trên hình 4. Các nghiên cứu đã chỉ ra
rằng, đỉnh D (ở số sóng 1356 cm-1) đặc trưng cho mức độ
khuyết tật trong mạng lưới cấu trúc của CNTs và sự có mặt
của các dạng tồn tại khác của carbon như carbon vô định
hình hoặc carbon ở dạng hạt rắn, đỉnh G (ở số sóng 1592
cm-1) đặc trưng cho cấu trúc mạng lưới tinh thể của sản
phẩm [9, 11]. Do đó, tỷ số cường độ ID/IG được sử dụng để
đánh giá mức độ khuyết tật của sản phẩm, tỷ số này càng
lớn thì mức độ khuyết tật càng cao và ngược lại. Tính toán
tỷ lệ cường độ ID/IG đối với CNTs, giá trị thu được bằng
0,96 chứng tỏ tồn tại các khuyết tật trong cấu trúc mạng
lưới tinh thể của CNTs và cũng có thể đến từ các dạng
khác của carbon trong sản phẩm thu được. So sánh tỷ lệ
cường độ ID/IG của CNTs thu được trong nghiên cứu này
với giá trị của CNTs thu được khi tổng hợp ở 7000C trong
nghiên cứu của Dikio và các cộng sự [21] thì tỷ lệ này rất
gần nhau. Tuy nhiên, khi so sánh với kết quả của nhóm Liu
và các cộng sự [15], tỷ số ID/IG thu được ở nghiên cứu này
khá lớn (0,96 so với 0,41).
Hình 4. Giản đồ độ dịch chuyển Raman.
Có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự khác nhau trong mức
độ khuyết tật của sản phẩm, ngoài yếu tố thành phần khí
mang (ở nghiên cứu này không có mặt hydro như trong
nghiên cứu của Liu) thì một nguyên nhân quan trọng khác
là nhiệt độ tiến hành phản ứng, 650oC ở nghiên cứu này
so với 8500C ở nghiên cứu của Liu. Ở nghiên cứu của
Murphy [22], nhóm tác giả đã tiến hành xử lý làm sạch
CNTs với nguyên liệu ban đầu có thành phần 85% CNTs,
10% carbon vô định hình và 5% NiO và FeO, tác nhân
được sử dụng cho quá trình làm sạch là acid HNO3 nồng
độ 70%. Kết quả tính toán tỷ lệ cường độ ID/IG của mẫu
trước và sau xử lý cho thấy tỷ lệ này đã giảm từ 1,21 về
0,97. Sự thay đổi tỷ lệ cường độ này cũng được tìm thấy
trong nghiên cứu của Roberta và các cộng sự [23] khi hàm
lượng CNTs trong mẫu phân tích tăng lên thì tỷ số này
giảm xuống. Như vậy, với kết quả của 2 nhóm nghiên cứu
vừa nêu thì có thể thấy hàm lượng của thành phần carbon
không phải CNTs trong mẫu phân tích như carbon vô định
5820(9) 9.2017
Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ
hình hay carbon ở dạng hạt có ảnh hưởng lớn đến giá trị tỷ
lệ cường độ ID/IG thu được. Do đó, khi tiến hành quá trình
tổng hợp ở nhiệt độ cao thì tốc độ phản ứng của hơi nước
và carbon vô định hình hoặc carbon ở dạng hạt sẽ tăng lên,
kết quả làm cho sản phẩm có độ tinh khiết tăng lên và góp
phần làm giảm tỷ lệ cường độ ID/IG.
Hình 5. Đường hấp phụ và giải hấp phụ đẳng nhiệt nitơ.
Bề mặt riêng được xác định bằng phương pháp hấp phụ
và giải hấp phụ đẳng nhiệt nitơ, giá trị BET thu được bằng
124 m2/g. Đường đẳng nhiệt hấp phụ và giải hấp phụ của
sản phẩm được trình bày trên hình 5. Kết quả này cho thấy
có sự xuất hiện một vòng trễ kiểu IV theo phân loại của
IUPAC. Vì vậy, có thể khẳng định rằng CNTs thu được là
một loại vật liệu mao quản.
Kết luận
Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả bước đầu đã thành
công trong việc tổng hợp vật liệu carbon nano ống CNTs
có hiệu suất cao trên xúc tác là Fe/γ-Al2O3 từ nguồn nguyên
liệu là LPG sử dụng hơi nước (đóng vai trò tác nhân làm
sạch). Việc sử dụng hơi nước thay cho hydro trong nguyên
liệu như các kỹ thuật sản xuất CNTs truyền thống sẽ làm
giảm rủi ro cháy nổ và góp phần giảm giá thành sản phẩm.
CNTs thu được đã được đánh giá các đặc trưng quan trọng
và xác nhận cấu trúc nano ống bằng ảnh TEM. Kết quả
bước đầu thu được ở nghiên cứu này mở ra một hướng
nghiên cứu mới trong việc sử dụng hơi nước để tổng hợp,
điều chỉnh kích thước ống của loại vật liệu CNTs và là tiền
đề để chế tạo vật liệu CNTs với số lượng lớn phục vụ các
ứng dụng trong nghiên cứu và sản xuất công nghiệp.
Tài liệu Tham Khảo
[1] Takashi Onoe, Shinji Iwamoto, Masashi Inoue (2007), “Synthesis and
activity of the Pt catalyst supported on CNT”, Catalysis Communications, 8,
pp.701-706.
[2] G. Louie, M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, P. Avouris (Eds.) (2001),
“Carbon Nano-tubes: Synthesis, Structure, Properties, and Applications”, Springer,
New York.
[3] N.Z. Muradov, T.N. Veziroglu (2005), “From hydrocarbon to
hydrogen-carbon to hydrogen economy”, International Journal of Hydrogen
Energy, 30(3), pp.225-237.
[4] T.W. Ebbesen, P.M. Ajayan (1992), “Large-scale synthesis of carbon
nanotubes”, Nature, 358, p.220-222.
[5] T. Guo, P. Nikolaev, A. Thess, D.T. Colbert, R.E. Smalley (1995), “Catalytic
growth of single-walled nanotubes by laser vaporization”, Chem. Phys. Lett., 243,
pp.49-54.
[6] S. Cui, C.Z. Lu, Y.L. Qiao, L. Cui (1999), “Large-scale prepartation of
carbon nanotubes by nickel catalyzed decomposition of methane at 6000C”,
Carbon, 37(12), pp.2070-2073.
[7] Trương Hữu Trì (2014), “Tổng hợp carbon nano ống bằng phương pháp
kết tụ hóa học trong pha hơi sử dụng ethane làm nguồn carbon”, Tạp chí Khoa học
công nghệ, Đại học Đà nẵng, 7(80), tr.63-66.
[8] G. Giuseppe, V. Ricardo, A. Julien, N. Patrick, J.L. Marc, G. Signorino, C.
Gabriele, P.H. Cuong (2005), “C2H6 as an active carbon source for a large scale
synthesis of carbon nanotubes by chemical vapour deposition”, Applied Catalysis
A: General, 279, pp.89-97.
[9] E.D. Dikio, F.T. Thema, C.W. Dikio, F.M. Mtunzi (2010), “Synthesis of
carbon nanotubes by catalytic decomposition of ethyne using Co-Zn-Al catalyst”,
Int. J. Nanotech. Appl., 4, pp.117-124.
[10] Y.H. Mo, A.K.M.F. Kibria, K.S. Nahm (2001), “The growth mechanism
of carbon nanotubes from thermal cracking of acetylene over nickel catalyst
supported on alumina”, Synthetic Metals, 122, pp.443-447.
[11] J. Liu, M. Shao, X. Chen, W. Yu, X. Liu, Y. Qian (2003), “Large-scale
synthesis of carbon nanotubes by an ethanol thermal reduction process”, J. Am.
Chem. Soc., 125(27), pp.8088-8089.
[12] Y.S. Park, Y.C. Choi, K.S. Kim, D.C. Chung, D.J. Bae, K.H. An, S.C.
Lim, X.Y. Zhu, Y.H. Lee (2001), “High yield purification of multiwalled carbon
nanotubes by selective oxidation during thermal annealing”, Carbon, 39, pp.655-
661.
[13] Q. Li, H. Yan, J. Zhang, Z. Lui (2004), “Effect of hydrocarbons precursors
on the formation of carbon nanotubes in chemical vapor deposition”, Carbon, 42,
pp.829-835.
[14] N. Su, B. Zheng, J. Liu (2000), “A scalable CVD method for the synthesis
of single - walled carbon nanotubes with high catalyst productivity”, Chemical
Physics Letters, 322, pp.321-326.
[15] Hao Liu, Yong Zhang, Ruying Li, Xueliang Sun, Fengping Wang, Zhifeng
Ding, Philippe Mérel, Sylvain Desilets (2010), “Aligned synthesis of multi-walled
carbon nanotubes with high purity by aerosol assisted chemical vapor deposition:
Effect of water vapor”, Applied Surface Science, 256, pp.4692-4696.
[16] Qingwen Li, Xiefei Zhang, Raymond F. DePaula, Lianxi Zheng, Yonghao
Zhao, Liliana Stan, Terry G. Holesinger, Paul N. Arendt, Dean E. Peterson, Yuntian
T. Zhu (2006), “Sustained Growth of Ultralong Carbon Nanotube Arrays for Fiber
Spinning”, Adv. Mater., 18, pp.3160-3163.
[17] Placidus B. Amama, Cary L. Pint, Laura McJilton, Seung Min Kim, Eric
A. Stach, P. Terry Murray, Robert H. Hauge, Benji Maruyama (2009), “Role of
Water in Super Growth of Single-Walled Carbon Nanotube Carpets”, Nano Lett.,
9, pp.44-49.
[18] K. Tohji, H. Takahashi, Y. Shinoda, N. Shimizu, B. Jeyadevan, I. Matsuoka
(2007), “Purification procedure for single-walled nanotubes”, J. Phys. Chem. B,
101, pp.1974-1978.
[19] A. Cao, X. Zhang, C. Xu, J. Liang, D. Wu, B. Wei (2001), “Aligned carbon
nanotube growth under oxidative ambient”, J. Mater. Res., 16, pp.3107-3110.
[20] I. Mohamed, G. Kay, “Fabrication of micro pillars using multiwall
carbon nanotubes/polymer nanocomposites”, J. Micromech. Microeng., 23(5),
pp.055012-055017.
[21] Ezekiel Dixon Dikio and Nolukhanyo Bixa (2011), “Carbon Nanotubes
Synthesis by Catalytic Decomposition of Ethyne Using Fe/Ni Catalyst on Aluminium
Oxide Support”, International Journal of Applied Chemistry, 7, pp.35-42.
[22] H. Murphy, P. Papakonstantinou, T.I.T. Okpalugo (2006), “Raman study
of multiwalled carbon nanotubes functionalized with oxygen groups”, JVST B -
Microelectronics and Nanometer Structures, 24, pp.715-720.
[23] Roberta A. DiLeo, Brian J. Landi, Ryne P. Raffaelle (2007), “Purity
assessment of multiwalled carbon nanotubes by Raman spectroscopy”, Journal of
Applied Physics, 101(064307), pp.1-5.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 36945_118893_1_pb_6892_2098716.pdf