Nieuwe Manier van de Productie van Nanotube van de Koolstof om MilieuEffect Te Minimaliseren

Published on November 11, 2010 at 3:53 AM

Gezien hun grootte, sterkte en elektrische eigenschappen, houdt de koolstof nanotubes - uiterst kleine, holle die cilinders van koolstofatomen worden gemaakt - belofte voor een waaier van toepassingen op elektronika, geneeskunde en andere gebieden in.

Ondanks industriële ontwikkeling van nanotubes de laatste jaren, echter, zeer is weinig gekend over hoe zij zich of de milieueffecten van hun vervaardiging vormen.

Grafisch: Christine Daniloff

Het blijkt dat één die proces algemeen wordt gebruikt om koolstof te produceren nanotubes, of CNTs, honderden ton chemische producten, met inbegrip van broeikasgassen en gevaarlijke luchtverontreinigende stoffen, van de lucht kan vrijgeven elk jaar. In een document vorige week op de Nano website ACS wordt gepubliceerd, rapporteren de onderzoekers die in experimenten, die één stap in dat proces verwijderen - een stap dat het verwarmen op koolstof-gebaseerde gassen en het toevoegen van zeer belangrijke reactieve „ingrediënten“ impliceert - tien keer emissies van schadelijke bijproducten minstens en, in sommige gevallen, door een factor van 100 die verminderden. Het sneed ook de hoeveelheid energie in het proces door de helft wordt gebruikt die.

„Wij konden elk van dit doen en nog de goede groei hebben CNT,“ zegt Desiree Plata, die het onderzoek tussen 2007 en 2009 als doctorale student in MIT gezamenlijk programma met de Oceanografische Instelling van het Gat van het Hout leidde. Nu werkte een bezoekende hulpprofessor in de Afdelingen van MIT van Luchtvaartkunde en Ruimtevaart en Burgerlijke en MilieuTechniek (EEG), Plata op het document met verscheidene MIT en Universiteit van de onderzoekers van Michigan, met inbegrip van Philip Gschwend, de Professor van Ford van Techniek in EEG, en John Hart, een werktuigbouwprofessor bij de Universiteit van Michigan samen. De studie maakt deel uit van een inspanning op lange termijn om de benadering van materiële ontwikkeling te veranderen zodat de milieuchemici met de jonge industrie CNT werken om methodes te ontwikkelen om ongewenste milieugevolgen te verhinderen of te beperken.

In hun studie, analyseerden Plata en haar collega's een gemeenschappelijk die CNT productieproces als katalytisch chemische dampdeposito wordt bekend. In deze methode, combineren de fabrikanten waterstof met een „grondstofgas,“ zoals methaan, koolmonoxide of ethyleen. Zij verwarmen dan de combinatie in een reactor die een metaalkatalysator zoals nikkel of ijzer bevat, dat dan CNTs vormen. Het probleem is dat zodra de vorm CNTs, unreacted samenstellingen (tot 97 percent van het aanvankelijke grondstof) vaak wordt vrijgegeven van de lucht.

Het Uitzetten van de hitte

In een naar maat gemaakte laboratoriumreactor, verwarmden de onderzoekers waterstof en ethyleen, die algemeen in high-volume CNT productie, wordt gebruikt en dan het aan een metaalkatalysator geleverd. Zij vonden dat meer dan 40 die samenstellingen, met inbegrip van broeikasgassen zoals methaan en giftige luchtverontreinigende stoffen worden gevormd zoals benzeen.

De onderzoekers verdachten dat niet elk van die samenstellingen voor het groeien CNTs essentieel waren, en zij wisten dat het verwarmen van het grondstofgas een kritieke rol in het creëren van de gevaarlijke samenstellingen speelt. Zo combineerden zij onverwarmde ethyleen en waterstof met verscheidene van de 40 samenstellingen, één voor één te zien, om welke combinatie samenstellingen tot de beste groei leidde. Zij merkten op dat bepaalde alkynes, of molecules die minstens twee die koolstofatomen hebben samen met drie verschillende banden worden geplakt, de beste groei veroorzaakten, terwijl andere samenstellingen die ongewenste bijproducten, zoals methaan en benzeen zijn, niet.

Plata en haar collega's verwezenlijkten hun dramatische vermindering van zowel schadelijke emissies als energieverbruik door ruimte-temperatuur alkynes, met ethyleen en waterstof, direct op de metaalkatalysator, zonder hitte te beïnvloeden. Zij leerden ook dat zij de hoeveelheid ethyleen en waterstof konden verminderen door ongeveer 20 en 40 percenten wordt gebruikt, respectievelijk, en nog het zelfde tempo en de kwaliteit van de groei bereiken die CNT. Plata zegt dat terwijl de resultaten van laboratoriumexperimenten moeilijk zijn te veralgemenen, in een markt die wordt verondersteld om verscheidene miljard dollars binnen verscheidene jaren te bereiken, deze veranderingen in „significante kostenbesparingen“ voor fabrikanten konden vertalen.

De reactie van de Industrie

Hoewel het te spoedig voor fabrikanten de methode moet goedkeuren in het document, David Lashmore, ondervoorzitter en belangrijkste technologieambtenaar wordt voorgesteld van Verdrag, N.H. - de gebaseerde Technologieën Nanocomp, zegt de methode iets zijn bedrijf is bereid is te proberen aangezien het manieren zoekt om de milieugevolgen van zijn productieproces te minimaliseren dat. „Dit is van hoog belang aan ons en kon een brede invloed op onze proceseconomie hebben,“ hij zegt.

Plata wijst erop dat de studie MIT slechts één van verscheidene die grondstofgassen analyseerde worden gebruikt om CNTs te maken, en dat de zelfde analyse voor anderen moet worden gemaakt. Maar voor haar eigen deel, concentreert zij zich nu op hoe vorm CNTs die, de nauwkeurige interactie van de metaalkatalysator en de koolwaterstoffen in dit proces proberen te bepalen. Het Kennen van de rol van de katalysator kon onderzoekers helpen CNTs' manipuleren vormingsatoom door atoom - meer bepaald dan zij nu kunnen, zegt zij.

De studie werd gefinancierd door de Oceanografische Instelling van het Gat van het Hout, de Arunas en Toelage van de Ontsteking van Pam Chesonis via het MIT Initiatief van de Systemen van de Aarde en MIT Martin Society van Kameraden voor Duurzaamheid, het Programma Nanomanufacturing van de Nationale Stichting van de Wetenschap, Lockheed Martin Nanosystems en de Universiteit van het Ministerie van Michigan van Werktuigbouw en Universiteit van Techniek.

Bron: http://web.mit.edu/

Last Update: 12. January 2012 20:00

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit