Levná metoda přípravy uhlíkových nanotrubic

Uhlíkové nanotrubice mají velmi výhodné vlastnosti, jsou pevnější než ocel a mají vyšší elektrickou vodivost než měď. Bohužel, jejich rozšíření do praxe brání obtížná příprava a tím i vysoká cena. To by se mohlo brzy změnit, protože v Nashvillu v USA objevili snadný způsob, jak tyto uhlíkové materiály vyrábět z oxidu uhličitého, kterého máme dostatek v ovzduší.

Elektrolýza
Chemická reakce, která je prováděna průchodem stejnosměrného proudu roztokem nebo taveninou.
Katalyzátor
Látka, která vstupuje do reakce, mění aktivační energii reakce a tím zvyšuje nebo snižuje reakční rychlost. Katalyzátor z reakce vychází (zpravidla) nezměněn a znovu se zapojuje do dalšího reakčního cyklu.
Uhlíkové nanotrubice
Carbon nanotubes (CNTs) jsou trubice tvořené uhlíkem, jejich průměr se pohybuje od 1 do 100 nm a délka je do 100 µm. Mohou být jednostěnné (SWCNTs) nebo vícestěnné (MWCNTs).

V současnosti je cena za uhlíkové nanotrubice 100-200 USD za kilo, publikovaná studie slibuje nižší cenu a vyšší kvalitu připravených nanotrubic. Základem je elektrolýza taveniny soli, v které je rozpuštěn vzdušný oxid uhličitý.

SEM snímek uhlíkových nanotrubic.

SEM snímek uhlíkových nanotrubic. Kredit: BRStoner/commons

Elektrolýza byla prováděna v korundovém kelímku, jako elektrolyt sloužila tavenina uhličitanu lithného (Li2CO3), během elektrolýzy byla teplota udržována na 750 °C. Anoda byla tvořena niklovým drátem, který byl pokryt vrstvou oxidu hlinitého. Katoda, na které vznikají CNTs, je tvořena ocelovým plechem, který je pokryt vrstvou železa, to slouží jako katalyzátor. Během elektrolýzy dochází k rozkladu elektrolytu a vylučování CNT na katodě, na anodě se uvolňuje kyslík.

Li2CO3 → Li2O + C + O2

Z uhličitanu lithného vzniká oxid lithný, který reaguje s okolním oxidem uhličitým a tím regeneruje elektrolyt.

Li2O + CO2 → Li2CO3

Produkt byl izolován sonikací ve vodě a následným promytím 2M HCl. Připravené nanotrubice byly charakterizovány pomocí SEM, TEM a Ramanovy spektroskopie. Průměr nanotrubic byl závislý na tloušťce vrstvy katalyzátoru na katodě, pohyboval se převážně mezi 10 a 40 nm.

Odkazy

  1. Toward Small-Diameter Carbon Nanotubes Synthesized from Captured Carbon Dioxide: Critical Role of Catalyst Coarsening

Napsat komentář

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.