ジルコニアから炭素ナノ構造物のCVD成長: 収穫量の向上のためのメカニズムと方法
Akira Kudo1, Stephen A Steiner, Bernhard C Bayer
1Department of Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology , 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, Massachusetts 02139, United States.
Journal of the American Chemical Society
|December 10, 2014
まとめ
研究者は,金属を避け,ジルコニアナノ粒子を使用して,炭素ナノ構造の成長を調査しました. この研究は,ユニークな成長メカニズムを明らかにし,金属触媒なしで炭素ナノチューブとナノファイバー (CNTとCNF) を生産するための新しいモデルを提案しています.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- ナノテクノロジー ナノテクノロジー
- 化学工学は化学工学というものです.
背景:
- 金属触媒は,通常,化学蒸気堆積 (CVD) による炭素ナノ構造の合成に使用されます.
- オキシドのような非金属触媒の探求は,炭素ナノマテリアルのための新しい技術的可能性を提供します.
- ジルコニア (ZrO2) ナノ粒子は,炭素ナノ構造を成長させるための潜在的な代替触媒を提供します.
研究 の 目的:
- 未縮小ジルコニアナノ粒子触媒を用いた炭素ナノ構造物の化学蒸気堆積 (CVD) 成長のメカニズムを調査する.
- ジルコニアから育てられた炭素ナノチューブとナノファイバー (CNTとCNF) の形態学と成長特性を金属触媒と比較するために.
- ジルコニア触媒による炭素ナノ構造の形成の成長モデルを提案する.
主な方法:
- ジルコニアナノ粒子触媒を用いた炭素ナノ構造物の化学蒸気堆積 (CVD) 合成.
- 伝送電子顕微鏡 (TEM) で,CNTとCNFの形態学的分析を行う.
- 金属ナノ粒子触媒から成長した炭素ナノ構造との比較分析.
主要な成果:
- ジルコニア触媒ナノファイバー (CNF) には,金属触媒ナノチューブで見られるグラフィートケージが欠けています.
- 2つの成長様式が観察されました:ナノ粒子より小さいターボストラティックCNTと,直径が類似する非空洞CNFです.
- 成長開始は,ナノ粒子の角で発生することを提案し,表面に縛られた運動性を示唆しています.
- アモルフな炭素の付いたジルコニアナノ粒子をプレアニリングすることで,成長率を高めました.
結論:
- ジルコニアナノ粒子は,異なる形態を持つ炭素ナノ構造の金属フリー合成を可能にします.
- サーフェスト・バインド運動とコーナー・イニシエーションを含む新しい成長メカニズムが,ジルコニア触媒に提案されています.
- プレアニリングを含む最適化された合成条件は,ジルコニアで育てられた炭素ナノ構造物の生産性を高めることができます.
