Embed Size (px)
Citation preview
BÁO CÁO CÔNG NGHỆ NANO ỐNG NANO CACBON
(CARBON NANO TUBES)
CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO ỐNG NANO CACBON VÀ FULƠREN
CÁC TÍNH CHẤT ĐẶC BIỆT CỦA ỐNG NANO CACBON ỨNG DỤNG CỦA ỐNG NANO CACBON VÀ FULƠREN
GV: Nguyễn Thị LưỡngNHÓM 12: Ngô Trung Hiếu
www.themegallery.com
TP.HCM 11/2011
I - CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO
Phóng điện hồ quang.
Dùng nguồn Laze
Nghiền bi và ủ nhiệt
CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠOCÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO
Lắng đọng pha hơi hóa học (CVD).
I - CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO
* Cơ chế mọc ống Nano Carbon
Hạt xúc tác được tạo trên đế
Khí CnHn sẽ được phân li thành các nguyên tử carbon và các sản phẩm phụ khác nhờ chất xúc tác
Các sản phẩm sau phân ly sẽ lắng đọng trên các hạt xúc tác. Ở đây sẽ xảy ra quá trình tạo các liên kết C-C và hình thành CNTs.
Kích thước ống CNTs phụ thuộc vào kích thước chất xúc tác.
Cơ chế mọc ống nano carbon
I - CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO
* Cơ chế mọc ống Nano Carbon
Kích thước của các hạt xúc tác kim loại và các điều kiện liên quan khác quyết định ống nano là ống đơn vách (SWCNTs) hay đa vách (MWCNTs).Liên kết giữa các hạt xúc tác và đế mà ống nano cácbon quyết định cơ chế mọc: mọc từ đỉnh của hạt lên hay mọc từ đế lên tạo thành CNTs.
Ảnh SEM của CNTs với các hạt xúc tác ở đầu ống và ở cuối ống
I - CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO
1- Phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học (CVD)
● Nguyên lý:
Sử dụng carbon từ hidro carbon(CH4,C2H2) hoặc CO và năng lượng nhiệt hoặc plasma hay Laze để phân ly các phân tử khí thành các nguyên tử carbon hoạt hóa.Các nguyên tử cacbon này khuếch tán xuống đế, và lắng đọng lên các hạt kim loại xúc tác xúc tác (Fe, Ni, Co). CNTs được tạo thành.(nhệt độ đặt vào 650-900 độ c)
● Ưu nhược điểm
- Dễ chế tạo và rẻ tiền
- Độ sạch không cao, thường phải
dùng thêm các cách làm sạch
Ảnh SEM các ống carbon nano mọc bằng phương pháo CVD
I - CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO
1- Phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học (CVD)
Một số kỹ thuật dùng CVD tạo CNTs thường được sử dụng
- Phương pháp CVD nhiệt
- Phương pháp CVD tăng cường Plasma
- Phương pháp CVD xúc tác Alcohol
- Phương pháp CVD nhiệt có Laze hỗ trợ
- Phương pháp mọc bay hơi
- Phương pháp CVD xúc tác với CoMoCat
I - CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO
1- Phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học (CVD)
Phương pháp CVD nhiệt
Cấu tạo: gồm một ống thạch anh được bao quanh bởi một lò nhiệt
Hoạt động: khí chứa carbon được đưa vào ống tạo thành carbon nguyên tử. Dưới nhiệt độ cao, các nguyên tử carbon bị phân tán trên các hạt nano kim loại và trở thành trung hòa. Nguyên tử carbon sau đó lắng đọng thành CNTs.
Sơ đồ khối hệ CVD nhiệt
I - CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO
1- Phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học (CVD)
Hiện nay để giảm thời gian nung nhiệt cho lò ban đầu. Phòng thí nghiệm ống nano đã đề xuất sử dụng thay thế một ống lò ở trên bằng 4 ống lò sử dụng ống thép không rỉ. do vậy mà thời gian chuẩn đị lò đốt giảm đi từ 2 ngày xuống còn 2h.
I - CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO
1- Phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học (CVD)
Dây truyền chế tạo CNTs bằng phương pháp CVD nhiệt:
I - CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO
2- Phương pháp phóng điện hồ quang
● Nguyên lý: Hơi carbon được tạo ra bằng phóng một luồng hồ quang điện giữa hai điện cực làm bằng than hoặc graphit. CNTs tự mọc lên từ hơi carbon.● Ưu nhược điểm: - Là phương pháp đơn giản cho CNTs chất lượng cao và cấu trúc hoàn hảo. - Không thể điều khiển được đường kính cũng như chiều dài của CNTs (do tính không liên tục và không ổn định).
Hệ thiết bị chế tạo CNTs bằng phương pháp hồ quang điện
I - CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO
2- Phương pháp phóng điện hồ quang
Các kỹ thuật chế tạo CNTs bằng hồ quang khác-Hệ tạo CNTs bằng hồ quang ngoài không khí -Hệ tạo CNTs bằng hồ quang trong nitơ lỏng-Hệ tạo CNTs bằng hồ quang trong từ trường-Hệ tạo CNTs bằng hồ quang với điện cực Plasma quay
Hệ phóng điện hồ quang bằng plasma quay
I - CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO
3- Phương pháp dùng nguồn Laze
Nguyên lý: Một chùm Laze năng lượng cao(xung hoặc liên tục) làm bay hơi một bia Graphit trong lò ở nhiệt độ cao khoảng 12000C. Khí trơ He và Ne trong lò giữ áp suất 500 torr và đưa hơi carbon về cực lắng đọng. Các nguyên tử carbon lắng đọng lại tạo thành các đám có thể gồm fullerence và MWCNTs.
Hệ tạo CNTs bằng phương pháp chùm Laze
I - CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO
3- Phương pháp dùng nguồn LazeCác nguyên tử, phân tử các bon lắng đọng lại tạo
thành các đám có thể gồm fullerence và MWCNTs.
Để tạo ra SWCNTs thì bia phải có xúc tác kim loại (Co, Ni, Fe hoặc Y).
Ưu nhược điểm:- Sản phẩm thu được có độ sạch cao- Khá tốn kém do nguồn Laze phải có công suất lớn,
điện cực than có độ sạch cao, lượng sản phẩm tạo ra ít.
www.themegallery.com
Company Logo
I - CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO
4- Phương pháp nghiền bi và ủ nhiệt
Dùng bình thép không rỉ có chứa các bi thép không rỉ với độcứng cao và đổ vào bình thép bột graphit tinh khiết (98%). Bình thép không rỉ được thổi khí Argon với áp suất 300 kPa. Quay bình để bi thép không rỉ nghiền bột graphit khoảng 15 giờ. Sau khi nghiền, bột có rất nhiều ống nano các bon đa vách. Người ta cho rằng quá trình nghiền tạo ra các hạt graphit nhiều mầm để phát triển ống nano các bon và khi nung ủ nhiệt, các mầm đó phát triển thành ống nano các bon.
