碳纳米管（CNT）是一种应用广泛的迷人材料。但它们是如何制成的呢？制备碳纳米管有多种方法，每种方法都有其独特的优势和应用。
制备碳纳米管的方法有哪些？(5 种关键技术详解）
1.激光烧蚀和电弧放电
激光烧蚀和电弧放电是传统方法。它们使用高能过程使碳源气化。然后，这些碳源凝结成纳米管。激光烧蚀使用激光使石墨目标气化。电弧放电是在两个石墨电极之间产生大电流电弧。这些方法可以生产出高质量的 CNT，但效率较低，成本较高。因此，与 CVD 相比，这些方法的商业可行性较低。
2.化学气相沉积（CVD）
CVD 是生产 CNT 的主要商业工艺。它涉及高温下碳氢化合物气体在金属催化剂上的分解。该工艺具有可扩展性和相对较高的成本效益。因此可以大量生产 CNT。通过 CVD 生产的 CNT 质量变化很大。这取决于温度、气体流速和催化剂类型等工艺参数。
3.改良催化化学气相沉积法
这种方法包括 CVD 工艺的变体。例如，使用一氧化碳作为原料。这些修改可提高 CNT 生长的效率和控制。这有可能带来质量更高、更均匀的 CNT。
4.绿色和废物原料
新出现的方法侧重于可持续和基于废物的原料。例如，通过熔盐电解捕获二氧化碳和甲烷热解。这些方法旨在将废气转化为有价值的 CNT。这可减少对环境的影响，并提供可持续的碳源。不过，这些方法生产的碳纳米管质量可能较低。这些工艺可能需要进一步优化。
5.等离子体增强化学气相沉积（PECVD）
等离子体增强化学气相沉积是一种利用等离子体在较低温度下增强 CNT 沉积的技术。这种方法特别适用于在玻璃等对温度敏感的基底上沉积 CNT，以实现场发射应用。使用等离子体可以在比传统 CVD 低得多的温度下生长出高质量的 CNT。这扩大了潜在的应用范围。
上述每种方法都会对 CNT 合成过程中涉及的化学机制产生影响。这也会影响所生产材料的生命周期评估。选择哪种方法取决于所需的 CNT 质量、生产规模和环境影响因素。
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