A síntese de nanotubos de carbono (CNTs) envolve vários métodos.
A deposição química de vapor (CVD) é o mais comum devido à sua relação custo-eficácia e capacidade de controlo estrutural.
Este método envolve a utilização de catalisadores e tratamentos térmicos para facilitar o crescimento de CNTs a partir de fontes gasosas de carbono.
O processo é influenciado por parâmetros como a temperatura, a concentração da fonte de carbono e o tempo de residência, que afectam significativamente a qualidade e o rendimento dos CNTs.
Quais são os 5 métodos de síntese de CNT?
1. Deposição Química em Vapor (CVD)
A CVD é uma técnica amplamente utilizada para sintetizar CNTs em grande escala.
Envolve a decomposição de gases de hidrocarbonetos a altas temperaturas na presença de catalisadores metálicos, normalmente ferro, cobalto ou níquel.
As partículas de catalisador facilitam a formação de nanotubos de carbono, adsorvendo os gases que contêm carbono e permitindo que os átomos de carbono se reorganizem e formem as estruturas tubulares.
O controlo da dimensão do catalisador e das condições de reação (temperatura, pressão, caudais de gás) permite a manipulação das propriedades dos CNT, como o diâmetro, o comprimento e a quiralidade.
2. Deposição Catalítica em Vapor Químico (CCVD)
Trata-se de uma versão modificada da CVD em que o catalisador desempenha um papel mais ativo no processo de crescimento.
A CCVD permite um controlo mais preciso da estrutura e orientação dos CNT, tornando-a adequada para aplicações que exijam CNT alinhados ou orientados verticalmente.
A utilização de monóxido de carbono como matéria-prima em alguns métodos CCVD aumenta ainda mais a eficiência e a versatilidade do processo.
3. Ablação por laser
Esta técnica utiliza um laser de alta potência para vaporizar um alvo de grafite, produzindo CNTs na fase gasosa, que são depois recolhidos.
É particularmente útil para produzir CNT de alta qualidade e de parede simples, mas é menos escalável e consome mais energia do que a CVD.
4. Descarga por arco elétrico
Este método envolve a utilização de um arco elétrico entre dois eléctrodos de grafite numa atmosfera inerte para gerar CNTs.
Embora eficaz, é também menos controlável e escalável do que a CVD.
5. Matérias-primas ecológicas e resíduos
Os métodos emergentes centram-se na utilização de materiais amigos do ambiente ou de resíduos como fontes de carbono.
Por exemplo, o dióxido de carbono capturado por eletrólise em sais fundidos e a pirólise do metano estão a ser explorados para produzir CNTs com um impacto ambiental reduzido.
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