Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT) können mit verschiedenen Techniken synthetisiert werden, wobei die häufigste die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) ist, insbesondere die plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD). Andere Verfahren sind die Laserablation und die Bogenentladung. Jedes Verfahren hat seine eigenen Parameter und Bedingungen, die sich auf die Qualität und die Eigenschaften der hergestellten CNTs auswirken.
Chemische Gasphasenabscheidung (CVD):
CVD ist das wichtigste kommerzielle Verfahren zur Herstellung von CNTs. Es beinhaltet die Zersetzung von Kohlenwasserstoffgasen an einem Katalysator bei hohen Temperaturen. Das Verfahren kann so modifiziert werden, dass verschiedene Ausgangsstoffe verwendet werden können, darunter Kohlenmonoxid und grüne oder Abfallstoffe wie Methan oder Kohlendioxid, das durch Elektrolyse in geschmolzenen Salzen abgeschieden wird. Das CVD-Verfahren ermöglicht die Steuerung des Durchmessers und der Ausrichtung der CNTs durch Anpassung von Parametern wie Verweilzeit, Durchflussrate und Wachstumsdruck.Plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD):
PECVD ist eine komplexere Variante der CVD, bei der Plasma zur Verstärkung der chemischen Reaktionen eingesetzt wird. Diese Methode ermöglicht das Wachstum von CNT bei niedrigeren Temperaturen, wie Hofmann et al. an der Universität Cambridge gezeigt haben, denen es gelang, vertikal ausgerichtete Nanofasern bei 120 °C mit Acetylen als Kohlenwasserstoffgas zu züchten. Der PECVD-Prozess wird von zahlreichen Faktoren beeinflusst, darunter die Plasmachemie, die Auswirkungen elektrischer Felder und die Oberflächenchemie, die die Wachstumseigenschaften der CNTs bestimmen.
Laserablation und Lichtbogenentladung:
Dies sind herkömmliche Verfahren zur CNT-Synthese. Bei der Laserablation wird Kohlenstoff mit einem Laserstrahl verdampft, während bei der Bogenentladung ein elektrischer Lichtbogen zwischen zwei Graphitelektroden zur Erzeugung von Kohlenstoffdampf eingesetzt wird. Beide Methoden können hochwertige CNTs erzeugen, sind aber im Vergleich zu CVD-Methoden weniger kontrollierbar und skalierbar.
Neue Techniken und Ausgangsstoffe:
