Углеродные нанотрубки: сравнительное исследование методов синтеза и их проблем
DOI:
https://doi.org/10.18321/cpc23(1)39-51Ключевые слова:
углеродные нанотрубки, химическое осаждение из газовой фазы, дуговой разряд, лазерная абляция, хиральностьАннотация
Углеродные нанотрубки (УНТ) являются основой нанотехнологий благодаря своим уникальным структурным, электрическим и механическим свойствам. Эти наноструктуры, включающие однослойные (ОСУНТ) и многослойные (МСУНТ) формы, вызывают большой интерес в исследовательских и промышленных приложениях. Метод синтеза УНТ играет ключевую роль в определении их характеристик. Доминирующими методами их синтеза являются: химическое осаждение из паровой фазы (CVD), дуговой разряд и лазерная абляция. Каждая технология обладает уникальными преимуществами и недостатками, которые влияют на качество, выход и масштабируемость получаемых нанотрубок. Недавние сравнительные исследования предоставили ценную информацию об оптимизации этих методов синтеза. Например, изменения в катализаторах, газах-предшественниках и условиях реакции существенно влияют на структурную целостность и чистоту УНТ. В этой статье представлен сравнительный анализ этих методов синтеза, подчеркиваются ключевые достижения, роль катализаторов и влияние параметров процесса. Особое внимание уделяется подходам на основе CVD, включая методы плавающего катализатора и псевдоожиженного слоя, которые являются многообещающими для крупномасштабного производства с контролируемой морфологией. Кроме того, лазерная абляция с использованием угля в качестве прекурсора может быть экономически эффективной альтернативой для высокопроизводительного синтеза ОСУНТ. Целью исследования является обзор методов синтеза УНТ для различных научных и технологических приложений.Библиографические ссылки
(1) Gupta N, Gupta SM, Sharma SK (2019) Carbon Lett 29:419-447.
(2) Rahman G, Najaf Z, Mehmood A, Bilal S, Shah AUHA, Mian SA, Ali G (2019) C 5(1):3. Crossref
(3) Shoukat R, Khan MI (2022) Microsyst Technol 28(4):885-901. Crossref
(4) Gacem A, et al. (2022) J Nanomater 2022(1):7238602. Crossref
(5) Alhashmi Alamer F, Almalki GA (2022) Polymers 14(24):5376. Crossref
(6) Ferreira FV, Franceschi W, Menezes BR, Biagioni AF, Coutinho AR, Cividanes LS (2019) Carbon-Based Nanofillers and Their Rubber Nanocomposites:1-45. Crossref
(7) Brady GJ, Way AJ, Safron NS, Evensen HT, Gopalan P, Arnold MS (2016) Sci Adv 2(9):e1601240. Crossref
(8) Cao Y, Cong S, Cao X, Wu F, Liu Q, Amer MR, Zhou C (2019) Single-Walled Carbon Nanotubes: Preparation, Properties and Applications: 189-224.
(9) Zhong D, Zhang Z, Peng LM (2017) Nanotechnology 28(21):212001. Crossref
(10) Soylemez S, Yoon B, Toppare L, Swager TM (2017) ACS Sens 2(8):1123-1127. Crossref
(11) Qiu S, Wu K, Gao B, Li L, Jin H, Li Q (2019) Adv Mater 31(9):1800750. Crossref
(12) Hofferber E, Meier J, Herrera N, Stapleton J, Calkins C, Iverson N (2022) Nanomedicine 40:102489. Crossref
(13) Hendler-Neumark A, Wulf V, Bisker G (2023) ACS Sens 8(10):3713-3722. Crossref
(14) Tang DM, et al. (2024) Nat Rev Electr Eng 1(3):149-162. Crossref
(15) Takakura A, et al. (2019) Nat Commun 10(1): 3040. Crossref
(16) Charoenpakdee J, Suntijitrungruang O, Boonchui S (2020) Sci Rep 10(1):18949. Crossref
(17) Nishihara T, et al. (2022) Nano Lett 22(14):5818–5824. Crossref
(18)Liu D, et al. (2024) Trends Chem 4(4):186-210. Crossref
(19) Lu SXL, Swager TM (2023) Nat Rev Methods Primers 3(1):73. Crossref
(20) Tian W, et al. (2023) J Mol Liq 392:123433. Crossref
(21) Lavagna L, et al. (2021) Mater Today Chem 20:100477. Crossref
(22) Krishna RH, et al. (2023) Appl Surf Sci Adv 16:100431. Crossref
(23) Díez-Pascual AM (2021) Macromolecules 1:64-83. Crossref
(24) Hareesha N, et al. (2021) Colloids Surf A 626:127042. Crossref
(25) Pant M, et al. (2021) Mater Today Proc 46:11250-11253. Crossref
(26) Mohamed AEMA, Mohamed MA (2020) Carbon Nanomaterials for Agri-Food and Environmental Applications: 21-32. Crossref
(27) Rathinavel S, Priyadharshini K, Panda D (2021) Mater Sci Eng B 268:115095. Crossref
(28) Sivamaran V, et al. (2022) Chem Phys Impact 4:100072. Crossref
(29) Novikov IV, et al. (2021) Chem Eng J 420:129869. Crossref
(30) Lin J, et al. (2020) Diam Relat Mater 106:107830. Crossref
(31) Nazhipkyzy M, et al. (2022) Nanomaterials 12(11):1817. Crossref
(32) Smagulova GT, et al. (2020) Eurasian Chem Tech J 22(3):235-239. Crossref
(33) Yahyazadeh A, Nanda S, Dalai AK (2024) Reactions 5(3):429-451. Crossref
(34) Sho ukat R, Khan MI (2021) Microsyst Technol: 1-10. Crossref
(35) Chen S, et al. (2023) Mater Horiz 10(11):5185-5191. Crossref
(36) Chrzanowska J, et al. (2015) Phys Status Solidi B 252(8):1860-1867. Crossref
(37) Ismail RA, et al. (2020) Physica E 119:113997. Crossref
(38) Alamro FS, et al. (2021) Nanomaterials 11(8):2142. Crossref
(39) Sharma S (2022) Mini Rev Org Chem 20:55. Crossref
(40) Arora N, Sharma NN (2014) Diam Relat Mater 50:135-150. Crossref
(41) Mehdi SMZ, et al. (2024) Surf Interfaces 49:104442. Crossref
(42) Zhou G, et al. (2024) Vacuum 225:113198. Crossref
(43) Yermagambet BT, et al. (2021) Solid Fuel Chem 55:380-390.
(44) Yermagambet BT, et al. (2020) Izvestiya NAN RK Seriya Khimii i Tekhnologii 5:126-133. Crossref
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.