Os nanotubos de carbono (CNT) são sintetizados principalmente por deposição química de vapor (CVD), uma técnica que permite o crescimento controlado de várias nanoestruturas a alta velocidade, tornando-a adequada para aplicações industriais. O processo CVD envolve a utilização de temperaturas elevadas e precursores químicos específicos para facilitar a formação de CNTs. Embora inicialmente tenham sido utilizados métodos tradicionais como a ablação por laser e a descarga por arco, a CVD tornou-se o processo comercial dominante devido à sua escalabilidade e versatilidade.
Explicação pormenorizada:
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Deposição Química em Vapor (CVD):
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A CVD é um método amplamente utilizado para sintetizar nanotubos de carbono. Esta técnica envolve a decomposição de gases de hidrocarbonetos a altas temperaturas (normalmente acima de 600°C) na presença de catalisadores metálicos, como o ferro, o cobalto ou o níquel. Os catalisadores metálicos são frequentemente depositados num substrato sob a forma de nanopartículas. À medida que o gás hidrocarboneto flui sobre o catalisador, este decompõe-se e os átomos de carbono depositam-se nas partículas do catalisador, fazendo crescer os nanotubos para o exterior.Parâmetros do processo:
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O sucesso da síntese de CNT por CVD depende muito de vários parâmetros, incluindo a temperatura, a pressão, as taxas de fluxo de gás e o tipo e a concentração do catalisador. Estes parâmetros devem ser cuidadosamente controlados para garantir a produção de CNTs de alta qualidade. Por exemplo, a temperatura deve ser suficientemente elevada para decompor o gás hidrocarboneto, mas não tão elevada que danifique o catalisador ou o substrato.
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CVD catalítico e matérias-primas:
Foram desenvolvidos métodos de CVD catalítica modificados para melhorar a eficiência e a sustentabilidade da produção de CNT. Uma dessas modificações envolve a utilização de monóxido de carbono como matéria-prima, o que pode aumentar a taxa de crescimento e a qualidade dos CNT. Além disso, há um interesse crescente na utilização de matérias-primas verdes ou de resíduos, como o dióxido de carbono capturado por eletrólise em sais fundidos ou a pirólise do metano, para produzir CNT. Estes métodos têm como objetivo reduzir o impacto ambiental e utilizar eficazmente os resíduos.
Desafios e direcções futuras:
