Углеродные нанотрубки: сравнительное исследование методов синтеза и их проблем

Аннотация

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.