Os pesquisadores da Skoltech investigaram o procedimento de entrega de catalisador usado no método mais comum de produção de nanotubos de carbono, deposição de vapor químico (CVD), oferecendo o que eles chamam de uma maneira "simples e elegante" de aumentar a produtividade e preparar o caminho para uma tecnologia baseada em nanotubos mais barata e mais acessível. O artigo foi publicado no Chemical Engineering Journal .

Nanotubos de carbono de parede única (SWCNT), minúsculas folhas enroladas de grafeno com espessura de apenas um átomo, são uma grande promessa quando se trata de aplicações em ciência de materiais e eletrônica. Essa é a razão pela qual tantos esforços estão voltados para o aperfeiçoamento da síntese de SWCNTs; de métodos físicos, como o uso de feixes de laser para fazer a ablação de um alvo de grafite, até a abordagem CVD mais comum, quando as partículas de catalisador de metal são usadas para "retirar" um gás contendo carbono de seu carbono e fazer crescer os nanotubos nessas partículas.

“O caminho das matérias-primas aos nanotubos de carbono requer um equilíbrio fino entre dezenas de parâmetros do reator. A formação de nanotubos de carbono é um processo complicado e complexo que vem sendo estudado há muito tempo, mas ainda guarda muitos segredos, "explica Albert Nasibulin, professor da Skoltech e professor adjunto do Departamento de Química e Ciência dos Materiais, Escola de Engenharia Química da Universidade Aalto.

Várias maneiras de aumentar a ativação do catalisador, para produzir mais SWCNTs com as propriedades necessárias, já foram sugeridos. Nasibulin e seus colegas se concentraram no procedimento de injeção, nomeadamente sobre como distribuir o vapor de ferroceno (um precursor de catalisador comumente usado) dentro do reator.

Eles cultivaram seus nanotubos de carbono usando a abordagem CVD de aerossol, usando monóxido de carbono como fonte de carbono, e monitorou a produtividade de síntese e as características de SWCNT (como seu diâmetro) dependendo da taxa de injeção de catalisador e da concentração de CO ₂ (usado como um agente de ajuste fino). Em última análise, os pesquisadores concluíram que "o ajuste da taxa de fluxo do injetor pode levar a um aumento de 9 vezes na produtividade de síntese, preservando a maioria das características de SWCNT, "como seu diâmetro, a parcela de nanotubos defeituosos, e condutividade do filme.

"Toda tecnologia é sempre uma questão de eficiência. Quando se trata de produção de nanotubos CVD, a eficiência do catalisador geralmente está fora de vista. Contudo, vemos uma grande oportunidade lá e este trabalho é apenas um primeiro passo em direção a uma tecnologia eficiente, "Dmitry Krasnikov, cientista pesquisador sênior da Skoltech e co-autor do artigo, diz.