ミリメートルスケールの単一壁の炭素ナノチューブ森林の予想外の効率的な合成は,シンプルな処理プロセスによって可能になったスプートされたMgO触媒の下層を使用します
Takashi Tsuji1,2, Kenji Hata1,2, Don N Futaba1,2
1CNT-Application Research Center, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) , Central 5, 1-1-1 Higashi, Tsukuba, Ibaraki 305-8565, Japan.
Journal of the American Chemical Society
|December 16, 2016
まとめ
単一壁の炭素ナノチューブ (CNT) の成長効率を5000%向上させることができました. この突破により 高品質なCNTの森林が 迅速に合成できるようになりました
科学分野:
- 材料科学
- ナノテクノロジー
- 化学工学
背景:
- 縦に並べられた炭素ナノチューブ (CNT) の合成は,先進的な材料にとって極めて重要です.
- 既存の方法は効率とスケーラビリティに 限界があることがよくあります
- オキシドマグネシウム (MgO) の底層は潜在性を示しているが,最適化が必要である.
研究 の 目的:
- CNT合成のためのスプットされたMgO底層で支えられた鉄 (Fe) 触媒に対するアニリング処理の効果を調査する.
- CNTの成長効率と単一壁の選択性を高める.
- ミリメートルスケールのCNT森林を生産するための迅速かつスケーラブルな方法を開発する.
主な方法:
- 鉄 (Fe) 触媒を用いて,スプッタリングされた酸化マグネシウム (MgO) の底層を塗る.
- 底層の簡単な冷却処理を実行します.
- 合成されたCNTを光学および顕微鏡分析を用いて特徴づける.
- 触媒ナノ粒子の安定性とFe原子の状態を評価する.
主要な成果:
- 予想外の5000%の成長率を達成しました
- CNT合成において高い (95%) 単一壁選択性を示した.
- わずか10分で 単面カーボンナノチューブ (SWCNT) の森林を 合成しました
- 地下拡散を抑制し,金属のFe状態を維持することによって,触媒ナノ粒子の安定性の改善が観察されました.
- 合成されたSWCNTの性質は,Al2O3の底層で育ったものと同等である.
結論:
- MgO基層の単純なアニリング処理は,Fe-触媒化されたSWCNT合成を著しく強化します.
- この方法は,高品質のSWCNTの森林を迅速に生産するための新しい,非常に効率的な経路を提供します.
- 改善された触媒の安定性は,優れた成長効率と選択性を達成する鍵です.
