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O principal método químico de síntese de nanotubos de carbono (CNT) é a deposição química de vapor (CVD). Este método envolve a decomposição de gases de hidrocarbonetos num catalisador metálico a altas temperaturas, levando à formação de nanotubos de carbono. A CVD é favorecida pela sua escalabilidade e controlo sobre a estrutura dos nanotubos, tornando-se o processo comercial dominante.

Explicação pormenorizada:

1. Processo de Deposição Química de Vapor (CVD):

2. No processo CVD, um gás precursor, normalmente um hidrocarboneto como o metano ou o etileno, é passado sobre um catalisador metálico (frequentemente ferro, cobalto ou níquel) a altas temperaturas, normalmente entre 600°C e 1200°C. As partículas metálicas do catalisador actuam como locais de nucleação onde os átomos de carbono do gás se decompõem e depois voltam a juntar-se na estrutura tubular dos nanotubos. O crescimento dos nanotubos ocorre numa direção perpendicular à superfície do catalisador.Preparação do catalisador e do substrato:

3. O catalisador é frequentemente depositado num substrato, que pode ser uma pastilha de silício ou uma placa de cerâmica. As partículas do catalisador devem ter o tamanho correto (normalmente 1-100 nm) para facilitar o crescimento dos nanotubos. A preparação da camada de catalisador é crucial, uma vez que afecta a densidade, o alinhamento e a qualidade dos nanotubos.

4. Parâmetros do processo:

5. O sucesso da síntese de CNT por CVD depende de vários parâmetros, incluindo a temperatura, os caudais de gás, a pressão e a escolha do catalisador. Por exemplo, temperaturas mais altas geralmente promovem um crescimento mais rápido, mas também podem levar a defeitos nos nanotubos. A taxa de fluxo de gás influencia a concentração de átomos de carbono disponíveis para o crescimento e a pressão pode afetar a difusão destes átomos para a superfície do catalisador.Técnicas e matérias-primas emergentes:

Desenvolvimentos recentes em CVD incluem a utilização de monóxido de carbono como matéria-prima em métodos CVD catalíticos modificados. 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. Estes métodos têm como objetivo a produção de CNTs, gerindo simultaneamente os resíduos ambientais e reduzindo as emissões de gases com efeito de estufa.