Os principais precursores dos nanotubos de carbono (CNT) são os hidrocarbonetos, especificamente o acetileno, o metano e o etileno. Entre estes, o acetileno é o precursor mais direto, uma vez que pode ser utilizado sem necessidade de energia adicional ou conversão térmica durante a síntese. O metano e o etileno, por outro lado, requerem processos de conversão térmica para formar precursores directos de carbono, convertendo-se normalmente em acetileno antes de serem incorporados em nanotubos de carbono.
Acetileno como precursor direto:
O acetileno (C2H2) é um hidrocarboneto altamente reativo que pode contribuir diretamente para a formação de nanotubos de carbono. A sua estrutura de ligação tripla permite uma fácil dissociação em átomos de carbono e de hidrogénio, que são essenciais para o crescimento dos CNT. A utilização de acetileno na síntese de nanotubos de carbono requer normalmente temperaturas mais baixas, o que o torna um precursor mais eficiente em termos energéticos do que o metano e o etileno.Metano e etileno como precursores indirectos:
O metano (CH4) e o etileno (C2H4) não podem formar diretamente nanotubos de carbono e têm de ser submetidos a conversão térmica em acetileno. Este processo de conversão envolve a quebra das ligações moleculares e a sua reforma em acetileno, que serve então como precursor direto dos CNTs. Esta conversão térmica requer energias de ativação mais elevadas em comparação com a utilização direta do acetileno, tornando o processo de síntese mais intensivo em termos energéticos.
Papel do Hidrogénio e da Temperatura na Síntese:
O hidrogénio desempenha um papel importante na síntese de nanotubos de carbono a partir do metano e do etileno, reduzindo o catalisador ou participando na reação térmica, promovendo potencialmente o crescimento dos CNT. A temperatura de síntese é também crucial; podem ser atingidas temperaturas mais baixas (inferiores a 400°C) utilizando a deposição de vapor químico com plasma (PECVD), o que é benéfico para a deposição de nanotubos de carbono em substratos como o vidro para aplicações de emissão de campo.
Considerações tecnológicas:
