Die am häufigsten verwendete Methode zur Synthese von einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren (SWCNTs) ist die chemische Gasphasenabscheidung (CVD). Die CVD ist die am weitesten entwickelte und am häufigsten eingesetzte Technik für die kommerzielle Herstellung von Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs). Sie bietet mehr Flexibilität bei der Kontrolle des Durchmessers, der Länge und der Morphologie der Nanoröhren.
Bei der CVD werden kohlenwasserstoff- oder kohlenstoffhaltige Gasvorläufer in Gegenwart eines Katalysators thermisch zersetzt. Das Verfahren erfordert eine Umlagerung in der Gasphase und die Ablagerung eines Katalysators, um eine hohe Kosteneffizienz und begrenzte Umweltauswirkungen zu erreichen. Die katalytische CVD (CCVD) ist aufgrund ihrer strukturellen Kontrollierbarkeit und Kosteneffizienz besonders vorteilhaft für die großtechnische Synthese reiner CNTs.
Die Wahl der Betriebsparameter im CVD-Prozess ist für die erfolgreiche Synthese von Kohlenstoffnanoröhren entscheidend. Faktoren wie Temperatur, Konzentration der Kohlenstoffquelle und Verweilzeit spielen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Produktivität und Qualität der Nanoröhren. Die Optimierung dieser Parameter ist unerlässlich, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen und den Energieverbrauch und Materialbedarf zu senken.
Während CVD die vorherrschende Methode für die SWCNT-Synthese ist, wurden in der Vergangenheit auch andere Techniken wie Laserablation und Bogenentladung eingesetzt. CVD hat sich jedoch als die effektivste und am weitesten verbreitete Methode für die kommerzielle Produktion erwiesen.
Es ist erwähnenswert, dass CVD nicht auf die Synthese von SWCNTs beschränkt ist, sondern auch für die Herstellung anderer Kohlenstoffnanomaterialien wie Fullerene, Kohlenstoffnanofasern (CNFs), Graphen, Kohlenstoff aus Karbid (CDC), Kohlenstoff-Nanonionen (CNO) und MXene verwendet werden kann. Für die SWCNT-Synthese ist jedoch die CVD-Methode aufgrund ihrer Vielseitigkeit und Skalierbarkeit die Methode der Wahl.
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