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Nuovo Modo di Produzione di Nanotube del Carbonio Minimizzare Impatto Ambientale

Published on November 11, 2010 at 3:53 AM

Dato la loro dimensione, la concentrazione ed i beni elettrici, i nanotubes del carbonio - minuscoli, cilindri vuoti fatti degli atomi di carbonio - tengono la promessa per un intervallo delle applicazioni nell'elettronica, nella medicina ed in altri campi.

Malgrado sviluppo industriale dei nanotubes negli ultimi anni, tuttavia, pochissimo è conosciuto circa come si formano o gli impatti ambientali della loro lavorazione.

Grafico: Christine Daniloff

Risulta che un comunemente usato trattato per produrre i nanotubes del carbonio, o CNTs, può rilasciare diverse centinaia tonnellate di prodotti chimici, compreso i gas serra e gli inquinanti atmosferici pericolosi, nell'aria ogni anno. In un documento pubblicato la settimana scorsa sul sito Web Nano di ACS, i ricercatori riferiscono quello negli esperimenti, rimuovente un punto in quel trattamento - un punto che comprende riscaldare ai i gas basati a carbonio e gli ingredienti„ reattivi di tasto di aggiunta “- emissioni diminuite dei sottoprodotti nocivi almeno dieci volte e, in alcuni casi, da un fattore di 100. Egualmente ha tagliato la quantità di energia utilizzata nel trattamento dalla metà.

“Potevamo fare tutto il questo ed ancora avere buona crescita di CNT,„ dice Desiree Plata, che piombo la ricerca fra 2007 e 2009 come uno studente di laurea nel programma comune del MIT con il Legno Fora l'Istituzione Oceanografica. Ora un assistente universitario visualizzante nei Dipartimenti del MIT dell'Aeronautica e dell'Astronautica e nell'Assistenza Tecnica Civile ed Ambientale (CEE), Plata ha collaborato sul documento con i parecchi ricercatori dell'Università del Michigan e del MIT, compreso Philip Gschwend, il Professor di Ford di Assistenza Tecnica nel CEE e John Hart, il professor dell'ingegneria meccanica all'Università del Michigan. Lo studio fa parte di uno sforzo a lungo termine per cambiare l'approccio allo sviluppo materiale in modo che i chimici ambientali lavorino con la giovane industria di CNT per mettere a punto i metodi per impedire o limitare le conseguenze ambientali indesiderabili.

Nel loro studio, Plata ed i suoi colleghi hanno analizzato un processo di fabbricazione comune di CNT conosciuto come applicazione a spruzzo chimica catalitica. In questo metodo, idrogeno dell'associazione dei produttori con “un gas del materiale di base,„ quali metano, monossido di carbonio o etilene. Poi riscaldano la combinazione in un reattore che contiene un catalizzatore del metallo come nichel o ferro, che poi formano CNTs. Il problema è che una volta che il modulo di CNTs, composti unreacted (fino a 97 per cento del materiale di base iniziale) è scaricato spesso nell'aria.

Spegnere il calore

In un reattore a livello di laboratorio su ordine, i ricercatori hanno riscaldato l'idrogeno e l'etilene, che è comunemente usato nella fabbricazione in grande quantità di CNT e poi lo hanno consegnato ad un catalizzatore del metallo. Hanno trovato che più di 40 composti si sono formati, compreso i gas serra come metano e inquinanti atmosferici tossici come benzene.

I ricercatori hanno sospettato che non tutti quei composti erano essenziali per la coltura del CNTs ed hanno saputo che riscaldare il gas del materiale di base svolge un ruolo critico nella creazione dei composti pericolosi. Così hanno combinato l'etilene e l'idrogeno non riscaldati con vari dei 40 composti, uno per uno, per vedere quale combinazione di composti piombo alla migliore crescita. Hanno osservato che determinati alchini, o le molecole che hanno almeno due atomi di carbonio hanno attaccato insieme a tre obbligazioni distinte, prodotte la migliore crescita, mentre altri composti che sono sottoprodotti indesiderabili, quali metano e benzene, non hanno fatto.

Plata ed i suoi colleghi hanno compiuto la loro riduzione drammatica di entrambe le emissioni nocive ed il consumo di energia dagli alchini di temperatura ambiente di interferenza, con etilene ed idrogeno, direttamente sul catalizzatore del metallo, senza calore. Egualmente hanno imparato che potrebbero diminuire la quantità di etilene e di idrogeno usati da circa 20 e 40 per cento, rispettivamente ed ancora raggiungono la stesse tariffa e qualità della crescita di CNT. Plata dice che mentre i risultati degli esperimenti del laboratorio sono duri da generalizzare, in servizio che si pensa che raggiunga vari miliardo dollari in parecchi anni, questi cambiamenti potrebbero tradurre in “riduzioni dei costi significative„ per i produttori.

Reazione di Industria

Sebbene sia troppo presto affinchè i produttori adotti il metodo presentato nel documento, David Lashmore, ufficiale della tecnologia del capo e di vice presidente di Accordo, le Tecnologie di N.H.-based Nanocomp, dice che il metodo è qualcosa la sua società sia disposta a provare poichè cerca i modi minimizzare le conseguenze sull'ambiente del suo processo di produzione. “Questo è di alto interesse a noi e potrebbe avere un vasto impatto sulla nostra economia trattata,„ dice.

Plata precisa che lo studio del MIT ha analizzato soltanto uno di parecchi gas del materiale di base usati per fare CNTs e che la stessa analisi deve essere fatta per gli altri. Ma per la sua propria parte, ora sta mettendo a fuoco su come modulo di CNTs, provante a determinare l'interazione precisa del catalizzatore del metallo e degli idrocarburi in questo trattamento. Conoscere il ruolo del catalizzatore potrebbe aiutare i ricercatori a manipolare molto precisamente atomo di formazione di CNTs' dall'atomo - di ora possono, dice.

Lo studio è stato costituito un fondo per dall'Istituzione Oceanografica del Foro di Legni, il Arunas ed Infiammazione Grant via l'Iniziativa delle Prese di Terra del MIT e la Società di PAM Chesonis del MIT Martin dei Colleghi per il Sostentamento Economico, il Programma di Nanomanufacturing del National Science Foundation, Lockheed Martin Nanosystems ed il Servizio di Università del Michigan dell'Ingegneria Meccanica e della Facoltà di Ingegneria.

Sorgente: http://web.mit.edu/

Last Update: 12. January 2012 19:28

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