Os nanotubos de carbono (CNT) são excelentes catalisadores devido às suas propriedades estruturais únicas, à elevada área de superfície e à capacidade de promover eficazmente reacções químicas específicas. A sua estrutura cilíndrica com diâmetros na escala nanométrica e comprimentos que variam entre micrómetros e centímetros proporciona uma elevada resistência mecânica e uma grande área de superfície para reacções catalíticas. A utilização de catalisadores metálicos na síntese de CNTs por deposição química de vapor (CVD) catalítica permite o crescimento destes materiais a temperaturas mais baixas, aumentando a sua eficiência catalítica.
1. Propriedades estruturais únicas:
Os nanotubos de carbono têm uma estrutura tubular composta por átomos de carbono dispostos numa estrutura hexagonal. Esta estrutura não só confere uma elevada resistência mecânica como também proporciona uma grande área de superfície para reacções catalíticas. O diâmetro à escala nanométrica e o comprimento alargado dos CNT permitem uma elevada densidade de sítios activos, que são cruciais para os processos catalíticos.2. Elevada área de superfície:
A elevada área de superfície dos CNT é um resultado direto da sua nanoestrutura. Esta grande área de superfície é benéfica para a catálise, uma vez que permite uma maior interação entre o catalisador e os reagentes. Na síntese dos CNT, a presença de hidrogénio a baixas concentrações pode favorecer o crescimento dos nanotubos de carbono, reduzindo o catalisador ou participando na reação térmica, como se verificou no estudo que envolveu o metano e o etileno. Esta interação aumenta a atividade catalítica dos CNT.
3. Síntese catalítica por CVD:
A utilização de catalisadores metálicos no crescimento de CNTs por CVD catalítico é fundamental. Estes catalisadores facilitam a reação do gás precursor no substrato, permitindo o crescimento de CNTs a temperaturas muito mais baixas do que seria possível de outra forma. Isto não só torna o processo mais eficiente em termos energéticos, como também permite um melhor controlo das propriedades dos CNT produzidos. Os catalisadores podem ser adaptados para promover tipos específicos de reacções, tornando os CNT versáteis em várias aplicações catalíticas.4. Eficiência energética e impacto ambiental:
Em comparação com outros materiais à base de carbono, como o negro de fumo e o grafeno, os CNT apresentam vantagens em termos de eficiência energética e impacto ambiental. O negro de fumo, por exemplo, tem emissões de CO2 mais elevadas e requisitos de carga mais elevados nos compósitos. Os CNT também apresentam menor libertação de nanopartículas em aplicações como o reforço de pneus, o que os torna uma escolha mais amiga do ambiente.
