Les chercheurs de Skoltech ont étudié la procédure d'administration du catalyseur utilisée dans la méthode la plus courante de production de nanotubes de carbone, dépôt chimique en phase vapeur (CVD), offrant ce qu'ils appellent un moyen "simple et élégant" d'augmenter la productivité et d'ouvrir la voie à une technologie à base de nanotubes moins chère et plus accessible. Le document a été publié dans le Revue de génie chimique .

Nanotubes de carbone monoparoi (SWCNT), de minuscules feuilles de graphène laminées d'une épaisseur d'un seul atome, sont très prometteurs lorsqu'il s'agit d'applications en science des matériaux et en électronique. C'est la raison pour laquelle tant d'efforts sont concentrés sur le perfectionnement de la synthèse des SWCNTs; des méthodes physiques, comme l'utilisation de faisceaux laser pour procéder à l'ablation d'une cible en graphite, jusqu'à l'approche CVD la plus courante, lorsque des particules de catalyseur métallique sont utilisées pour "dépouiller" un gaz contenant du carbone de son carbone et faire croître les nanotubes sur ces particules.

« Le chemin des matières premières aux nanotubes de carbone nécessite un équilibre fin entre des dizaines de paramètres du réacteur. La formation de nanotubes de carbone est un processus délicat et complexe qui a été étudié de longue date, mais garde encore beaucoup de secrets, " explique Albert Nasibulin, professeur à Skoltech et professeur adjoint au Département de chimie et science des matériaux, École de génie chimique de l'Université Aalto.

Diverses façons d'améliorer l'activation du catalyseur, afin de produire plus de SWCNT avec les propriétés requises, ont déjà été suggérés. Nasibulin et ses collègues se sont concentrés sur la procédure d'injection, à savoir sur la façon de distribuer la vapeur de ferrocène (un précurseur de catalyseur couramment utilisé) dans le réacteur.

Ils ont fait pousser leurs nanotubes de carbone en utilisant l'approche CVD en aérosol, utiliser le monoxyde de carbone comme source de carbone, et suivi de la productivité de synthèse et des caractéristiques des SWCNT (telles que leur diamètre) en fonction de la vitesse d'injection du catalyseur et de la concentration en CO 2 (utilisé comme agent de réglage fin). En fin de compte, les chercheurs ont conclu que "l'ajustement du débit de l'injecteur pourrait conduire à une augmentation de 9 fois de la productivité de la synthèse tout en préservant la plupart des caractéristiques SWCNT, " comme leur diamètre, la part des nanotubes défectueux, et la conductivité du film.

"Chaque technologie est toujours une question d'efficacité. En ce qui concerne la production CVD de nanotubes, l'efficacité du catalyseur est généralement hors de vue. Cependant, nous y voyons une grande opportunité et ce travail n'est qu'un premier pas vers une technologie efficace, " Dmitri Krasnikov, chercheur principal chez Skoltech et co-auteur de l'article, dit.