سیلیکات کلسیم برای تولید نانولوله کربنی

اخیرا کاتالیست جدیدی برای تولید نانولوله کربنی ارائه شده است. این کاتالیست غیر فلزی، حاوی سیلیکات کلسیم است. مزیت این کاتالیست ارزان بودن و فراوانی آن است.

اخیرا کاتالیست جدیدی برای تولید نانولوله کربنی ارائه شده است. این
کاتالیست غیر فلزی، حاوی سیلیکات کلسیم است. مزیت این کاتالیست ارزان بودن
و فراوانی آن است.

تمام روش‌هایی که برای تولید نانولوله‌های کربنی استفاده می‌شود، نظیر رسوب
شیمیایی از فاز بخار و تابش لیزر، در دمای پایین انجام شده و امکان استفاده
از آنها برای تولید انبوه وجود ندارد. با استفاده از فرآیند CVD،
تولیدکنندگان می‌توانند یک کاتالیست فلزی نظیر آهن و نیکل را به‌کار گرفته
و گازهایی نظیر هیدروکربن‌ها را به نانولوله کربنی تبدیل می‌کنند که این
کار در کوره‌ای با دمای بالا انجام می‌شود.

 
از نانوذرات نیمه‌هادی نظیر کاربید سیلیکون، ژرمانیوم و سیلیکون می‌توان برای تولید
نانولوله کربنی استفاده کرد. اما این کاتالیست‌ها گران‌قیمت بوده و نیاز به خالص‌سازی
دارند تا بتوان از آنها برای رشد نانولوله‌های کربنی استفاده کرد.

اخیرا پژوهشگران دریافته‌اند که می‌توان از سیلیکات کلسیم که ماده‌ای ارزان و
فراوان است، برای جذب گونه‌های مختلف کربن استفاده کرد و با کمک این ماده نانولوله
کربنی چند جداره تولید نمود. ناخالصی‌های موجود درون سیلیکا تاثیر کمی روی خواص
کاتالیستی آن دارد اما دما که ذوب سیلیکا را کنترل می‌کند، برای رشد نانولوله‌های
کربنی مهم هستند.

جیانگتاو ژو، محقق دانشگاه ایالتی آریزونا می‌گوید ما بر حسب اتفاق متوجه خواص
کاتالیستی در یک ماده غیر فلزی شدیم. هدف اولیه ما تولید سرامیک SiC از ذغال خیزان
با استفاده از تترا اتیل اورتوسیلیکات بود. اما به شکل تصادفی متوجه وجود
نانولوله‌های کربنی شدیم. نتایج این تحقیق را در قالب مقاله‌ای تحت
عنوانImmobilization of CNT on Bamboo Charcoal by TEOS Vapor به چاپ رساندیم. در
قدم بعد این گروه به جای تترا اتیل اورتوسیلیکات از بخار اتانول استفاده کردند که
این کار نیز منجر به تولید نانولوله کربنی شد. نتایج این کار نیز در قالب مقاله‌ای
تحت عنوان Synthesis of multiwalled carbon nanotubes from bamboo charcoal and the
roles of minerals on their growth به چاپ رسید.

محققان به دنبال نقش سیلیکات کلسیم در این فرآیند بودند. اخیرا یک گروه تحقیقاتی از
دانشگاه چینی هنگ کنگ نشان دادند که سیلیکات کلسیم نقش کاتالیستی در رشد
نانولوله‌ها دارد.

جیانگتاو ژو می‌گوید نتایج تست‌های TEM و EDS نشان می‌دهد که هسته اولیه
نانولوله‌های کربنی روی سیلیکات کلسیم تشکیل می‌شود بنابراین این ماده نقش کاتالیست
را در این فرآیند ایفا می‌کند. مکانیسم این فرایند به این شکل است که اتانول به
کربن تبدیل شده، سپس روی کاتالیست تغییر شکل داده و تبدیل به نانولوله می‌شود.