Báo cáo nghiên cứu khoa học: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VIỆC LỰA CHỌN XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO CARBON DẠNG ỐNG VÀ SỢI (CNT VÀ CNF) BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TỤ HÓA HỌC TRONG PHA HƠI (CVD)

Việc lựa chọn xúc tác phù hợp cho quá trình phát triển các sản phẩm carbon nano dạng ống và dạng sợi là một trong những điều kiện quan trọng bảo đảm cho sự thành công của quá trình tổng hợp và điều chỉnh các cấu trúc nano thu được.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: " CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VIỆC LỰA CHỌN XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO CARBON DẠNG ỐNG VÀ SỢI (CNT VÀ CNF) BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TỤ HÓA HỌC TRONG PHA HƠI (CVD)" TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 6(29).2008 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VIỆC LỰA CHỌN XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO CARBON DẠNG ỐNG VÀ SỢI (CNT VÀ CNF) BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TỤ HÓA HỌC TRONG PHA HƠI (CVD) THEORETICAL BASIS OF THE CATALYST CHOICES FOR THE SYNTHESIS OF THE CARBON NANO TUBE (CNT) AND THE CARBON NANO FIBRE (CNF) BY THE CHEMICAL VAPOR DEPOSITION (CVD) METHOD NGUYỄN ĐÌNH LÂM Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng HUỲNH ANH HOÀNG Trung tâm Ứng dụng Tiến bộ Khoa học và Công nghệ, Sở Khoa học và Công nghệ Tp. Đà Nẵng TÓM T ẮT Việc lựa chọn xúc tác phù hợp cho quá trình phát triển các sản phẩm carbon nano dạng ống và dạng sợi là một trong những điều kiện quan trọng bảo đảm cho sự thành công của quá trình tổng hợp và điều chỉnh các cấu trúc nano thu được. Chúng tôi đã thực hiện các nghiên cứu về cơ sở lý thuyết của các hệ xúc tác kim loại khác nhau, từ đó đã đưa ra đư các xúc tác khác nhau cho phép thu được các sản phẩm nano ợc carbon mong muốn là nano carbon dạng ống và dạng sợi (CNT và CNF). Các nghiên cứu đánh giá đặc trưng của sản phẩm bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) cho phép chứng minh sự đồng nhất của các sản phẩm nano thu được. ABSTRACT The choice of the appropriate catalysts for the nano carbon growth is one of the important conditions that assure the success of the synthesis and the control of the nano carbon structures. We achieved some researches on the theoretical basis of the different catalytic systems and obtained the catalysts that permit to reach the studied nano carbon products: CNT and CNF. The characterizations by the electronic microscopies SEM and TEM confirm the homogeneous structure of the obtained nano carbon products.1. Đặt vấn đề Được phát hiện vào giữa những năm 80 của thế kỷ 20 [1], các hợp chất củaFullerènes là dạng đồng hình thứ 3 của graphit. Đó là những phân tử được tạo thành từcác nguyên tử carbon có khả năng tạo nên các khung cầu kín. Hợp chất được biết đến 19 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 6(29).2008nhiều nhất là C60 trong đó một nguyên tử carbon sẽ nằm ở một trong 60 đỉnh của mộtđa diện. Nếu tiếp tục phát triển các phân tử này, chúng ta có thể chuyển được từ dạnggần cầu của chúng thành dạng gần hình ống, đó là các carbon nanotube. Các ống rỗngnày được tạo thành từ các tấm graphit cuốn quanh nó và được đóng ở hai đầu bằng cácbán fullerènes đã được phát hiện đầu tiên bởi Iijima bằng phương pháp hiển vi điện tửtruyền qua (TEM) [2]. Tác giả này cũng đã quan sát thấy sự tạo thành carbon nanotubeđa lớp được tạo thành do nhiều ống nano carbon lồng vào nhau. Carbon nanotube nhưvậy thường tồn tại dưới hai dạng: đơn lớp (Single Wall Nanotube-SWNT) v à đ a ớp l(Multi Wall Nanotube-MWNT). (2) (2) (2) (2) (1) (1) (1) (1) (3) (3) (3) (3) (7) (4) (5) (6)Hình 1: Sơ đồ ngu yên lý của quá trình tổng hợp vật liệu nanocacbon bằng phương pháp phân huỷ xúctác các hợp chất chứa cacbon gồm có: (1): các bình khí nguyên liệu, (2): Bộ giãn nở áp suất và áp kế,(3): Thiết bị điều khiển lưu lượng, (4): Lò nung có chương trình nhiệt độ, (5) Thiết bị phản ứng bằn gquartz, (6) Bình sục khí, (7) Máy sắc ký khí.[6] Sự phát hiện ra carbon nanotube đã khởi động lại việc nghiên cứu các ý nghĩakhoa h của một cấu trúc tưng tự của nó, đó là carbon nanofibre (CNF). Carbon ọcnanofibre là những hợp chất được tạo nên từ nhữn g tấm graphène hình nón được xếpchồng lên nhau. Các phương pháp đã và đang được nghiên cứu sử dụng để tổng hợpcarbon nanotube và nanofibre có thể liệt kê như sau: − Phương pháp hồ quang (Electric Arc); − Phương pháp cắt gọt nhờ laser (Ablation laser); − Phương pháp phân hu ...