Reinigungsverfahren für Kohlenstoff-Nanoröhren sind für die Verbesserung der Qualität und Funktionalität von Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT), die mit verschiedenen Synthesetechniken hergestellt werden, von entscheidender Bedeutung.
Der Reinigungsprozess konzentriert sich auf die Entfernung von Verunreinigungen wie amorphem Kohlenstoff, Metallkatalysatorpartikeln und anderen nicht röhrenförmigen Kohlenstoffstrukturen.
Im Folgenden werden die wichtigsten Methoden zur Reinigung von CNT beschrieben:
1. Chemische Oxidation
Chemische Oxidation beinhaltet die Verwendung starker Oxidationsmittel wie Salpetersäure oder Schwefelsäure, um Verunreinigungen selektiv zu oxidieren und zu entfernen.
Bei diesem Verfahren werden die CNTs in der Regel in einer konzentrierten Säurelösung erhitzt.
Bei dieser Methode werden vorzugsweise amorpher Kohlenstoff und Katalysatorpartikel oxidiert und entfernt, während die CNTs relativ intakt bleiben.
2. Beschallung mit Ultraschall
Beschallung mit Ultraschall wird häufig in Verbindung mit der chemischen Oxidation eingesetzt.
Die bei der Ultraschallbehandlung erzeugten Hochfrequenz-Schallwellen tragen dazu bei, Agglomerate aufzubrechen und die CNTs in der Lösung zu dispergieren.
Dadurch wird die Effizienz des chemischen Oxidationsprozesses erhöht.
3. Filtration und Zentrifugation
Filtration und Zentrifugation sind physikalische Trennverfahren, mit denen die CNTs nach der Synthese aus dem Reaktionsgemisch isoliert werden.
Bei der Filtration wird das Gemisch durch einen Filter geleitet, der die größeren CNTs auffängt und kleinere Verunreinigungen durchlässt.
Bei der Zentrifugation wird die Zentrifugalkraft genutzt, um die Komponenten des Gemischs auf der Grundlage ihrer Größe und Dichte zu trennen.
4. Chromatographie
Chromatographie Techniken wie die Gelpermeationschromatografie können verwendet werden, um CNTs anhand ihrer Größe und Form zu trennen.
Diese Methode ist besonders nützlich für die Trennung verschiedener CNT-Typen (einwandig vs. mehrwandig) und die Entfernung kleinerer Verunreinigungen.
5. Thermisches Glühen
Thermisches Glühen Bei diesem Verfahren werden die CNTs in einer inerten Atmosphäre (wie Argon oder Stickstoff) bei hohen Temperaturen erhitzt.
Bei diesem Verfahren werden restliche Lösungsmittel und organische Verunreinigungen durch Verdampfen entfernt, wobei die CNTs strukturell intakt bleiben.
Jede dieser Methoden hat ihre Vorteile und Grenzen.
Häufig wird eine Kombination dieser Verfahren eingesetzt, um den gewünschten Reinigungsgrad zu erreichen.
Die Wahl der Reinigungsmethode hängt von der spezifischen Anwendung der CNTs, der Art der vorhandenen Verunreinigungen und dem gewünschten Reinheitsgrad ab.
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