Die häufigste Methode zur Synthese von Nanomaterialien ist die chemische Gasphasenabscheidung (CVD). CVD ist eine bewährte chemische Technik zur Herstellung von 2D-Nanomaterialien und dünnen Schichten auf verschiedenen Substraten. Bei dieser Methode reagieren oder zersetzen sich Vorläufermaterialien in Dampfform auf einem Substrat, mit oder ohne Katalysatoren, in einer evakuierten Kammer bei erhöhter Temperatur.
Es gibt mehrere CVD-Varianten, darunter Niederdruck-CVD, Atmosphärendruck-CVD, Heißwand-CVD, Kaltwand-CVD, plasmaunterstütztes CVD, photounterstütztes CVD und laserunterstütztes CVD. Diese Varianten bieten Flexibilität in Bezug auf die Betriebsbedingungen und können auf die spezifischen Anforderungen bei der Synthese von Nanomaterialien zugeschnitten werden.
Die CVD-Methode wurde in großem Umfang für die Synthese verschiedener Nanomaterialien auf Kohlenstoffbasis wie Fullerene, Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT), Kohlenstoff-Nanofasern (CNF), Graphen und andere eingesetzt. Diese Nanomaterialien besitzen einzigartige thermische, elektrische und mechanische Eigenschaften, die sie für eine breite Palette von Anwendungen geeignet machen.
Zwar werden auch andere Methoden wie physikalische Gasphasenabscheidung, Sol-Gele, Elektroabscheidung und Kugelmahlen für die Synthese von Nanomaterialien verwendet, doch gilt CVD als die erfolgreichste Methode für eine kostengünstige, skalierbare Herstellung. Es ist jedoch anzumerken, dass herkömmliche CVD-Methoden einige Nachteile haben, darunter hohe Betriebstemperaturen, wahrscheinliche Verwendung von Metallkatalysatoren, Verunreinigungen, Defekte und Zwischenräume, die durch den Transfer nach dem Wachstum entstehen.
Um diesen Nachteilen zu begegnen, wurde die plasmaunterstützte CVD (PECVD) entwickelt. PECVD ermöglicht eine katalysatorfreie In-situ-Präparation bei niedrigen Temperaturen, was sie zu einer unverzichtbaren Methode für praktische Anwendungen der Nanomaterialsynthese macht.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die CVD-Methode, einschließlich ihrer Varianten wie PECVD, die gängigste und am weitesten verbreitete Technik für die Synthese von Nanomaterialien ist. Sie bietet Skalierbarkeit, Vielseitigkeit und die Möglichkeit, verschiedene Nanomaterialien auf Kohlenstoffbasis mit einzigartigen Eigenschaften herzustellen.
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