Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT) können mit verschiedenen Methoden hergestellt werden, wobei die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) die kommerziell dominierende ist. Andere Methoden sind die Laserablation, die Bogenentladung und neue umweltfreundliche Technologien wie die Kohlendioxid-Elektrolyse in geschmolzenen Salzen und die Methanpyrolyse. Jede Methode hat ihre eigenen Vorteile und Herausforderungen in Bezug auf Effizienz, Kosten und Umweltauswirkungen.
Chemische Gasphasenabscheidung (CVD):
CVD ist die am weitesten verbreitete Methode zur kommerziellen Herstellung von Kohlenstoff-Nanoröhren. Bei diesem Verfahren werden Kohlenwasserstoffgase bei hohen Temperaturen an einem Metallkatalysator zersetzt. Der Metallkatalysator, in der Regel Eisen, Kobalt oder Nickel, wird auf einem Substrat abgeschieden. Wenn das Kohlenwasserstoffgas über den Katalysator strömt, zersetzt es sich, und die Kohlenstoffatome lagern sich auf dem Katalysator ab und wachsen zu Nanoröhren heran. CVD ermöglicht eine gute Kontrolle über die Struktur und Ausrichtung der Nanoröhren und ist daher für verschiedene Anwendungen geeignet.Laserablation:
Bei dieser Methode wird ein Hochleistungslaser verwendet, um ein Graphit-Target in einem Ofen zu verdampfen. Der verdampfte Kohlenstoff kondensiert zu Nanoröhrchen. Die Laserablation ist in der Lage, qualitativ hochwertige einwandige Kohlenstoffnanoröhren herzustellen, ist aber im Vergleich zur CVD weniger kosteneffizient und skalierbar.
Lichtbogenentladung:
- Bei der Bogenentladung wird ein Hochstrombogen zwischen zwei Graphitelektroden in einer Inertgasatmosphäre gezündet. Durch die starke Hitze verdampft die Anode, und der verdampfte Kohlenstoff bildet beim Abkühlen Nanoröhren. Diese Methode ist ebenfalls effektiv, kann aber weniger kontrollierbar und energieintensiver sein als CVD.
- Aufstrebende grüne Technologien:Kohlendioxidelektrolyse in geschmolzenen Salzen:
Bei dieser Methode wird Kohlendioxid aufgefangen und durch Elektrolyse in geschmolzenen Salzen zur Herstellung von Kohlenstoffnanoröhren verwendet. Sie bietet einen nachhaltigen Ansatz durch die Nutzung von Treibhausgasen, aber es gibt Bedenken hinsichtlich der Qualität der hergestellten Nanoröhren.
Methan-Pyrolyse: Bei diesem Verfahren wird Methan thermisch zu Wasserstoff und festem Kohlenstoff zersetzt, zu dem auch Kohlenstoff-Nanoröhren gehören können. Unternehmen wie CarbonMeta Technologies und Huntsman erforschen diese Methode unter Verwendung von Abfallmethan, wodurch Kohlenstoffemissionen effektiv gebunden werden.
