碳纳米管的生产方式,尽量减少对环境的影响

Published on November 11, 2010 at 3:53 AM

鉴于其规模,强度和电气性能,碳纳米管 - 微小的,由碳原子组成的空心圆柱体 - 保持在电子,医药等领域的应用范围的承诺。

然而,尽管碳纳米管在近几年的工业发展,很少是了解它们如何形成其生产对环境的影响。

图:恭Daniloff

事实证明,一个进程通常用于生产碳纳米管,或碳纳米管,可能每年几百吨的化学品,包括温室气体和有害空气污​​染物,释放到空气中。在ACS纳米网站上周公布的一份文件中,研究人员报告说,在实验中,除去在这一进程中的一个步骤 - 一个步骤,涉及加热碳为基础的气体,并添加关键反应的“成分” - 减少排放的有害副产品至少十倍,并通过了100倍,在某些情况下,。它还削减了一半在使用过程中的能源量。

“我们能够做到这一切,仍然具有良好的碳纳米管的增长,”西瑞普拉塔说,谁领导了2007年和2009年之间,作为一个在麻省理工学院伍兹霍尔海洋学研究所的联合方案的博士生研究。现在,一个来访的航空和航天及民用和环境工程(CEE),麻省理工学院的部门助理教授,普拉塔合作在纸张上几个麻省理工学院和大学美国密歇根州的研究人员,包括菲利普Gschwend,福特汽车工程教授在中欧和东欧,以及约翰哈特在密歇根大学的机械工程学教授。这项研究是一个长期的努力来改变的方法材料的开发,这样的环境化学家年轻CNT行业工作发展​​的方法,以防止或限制不良环境后果的一部分。

在他们的研究中,拉普拉塔和她的同事分析了一个共同的碳纳米管制造过程被称为化学气相沉积。在此方法中,制造商结合“原料气”,如甲烷,一氧化碳,乙烯的氢。他们在一个包含像镍或铁,然后形成碳纳米管的金属催化剂的反应器,再热的组合。问题是,一旦碳纳米管的形式,未反应的化合物(高达97%的初始原料)往往释放到空气中。

关闭热

在一个特制的实验室规模的反应器中,研究人员加热氢和乙烯,也就是通常使用碳纳米管制造高容量,然后传递到金属催化剂。他们发现,超过40种化合物组成,其中包括温室气体,如甲烷和苯等有毒空气污染物。

研究人员怀疑,并不是所有这些化合物的增长碳纳米管是至关重要的,他们知道加热的原料气中起着关键作用,在危险的化合物。因此,他们结合不加热乙烯和氢气,与数的40个化合物,逐一看到的化合物结合的最佳生长导致。他们发现,某些炔烃,或分子,至少有两个碳原子一起坚持了三个不同的债券,产生最佳的增长,而没有其他的化合物,是不可取的副产品,如甲烷和苯,,。

拉普拉塔河和她的同事们完成了撞击室温炔烃,乙烯和氢气,直接安装在金属催化剂,其有害气体的排放和能源消耗大幅降低,无酷暑。他们还了解到,他们可以减少约20%和40%,分别使用的乙烯和氢的数量,而且还能达到同样的速度和碳纳米管增长的质量。普拉塔说,实验室的实验结果是,虽然在几年内,预计将达到数十亿美元的市场,很难一概而论,这些变化可能转化为“显著”为制造商节约成本。

行业反应

虽然它的制造商还为时过早采用的纸张,大卫Lashmore,副总裁和康科德,NH -基于Nanocomp技术公司首席技术官提出的方法,说的东西,他的公司愿意来尝试为它的方法看起来方法其生产过程对环境的影响降至最低。 “这是给我们的高利率,可能有一个过程经济学上的广泛影响,”他说。

普拉塔指出,麻省理工学院的研究分析几种原料,用于制造碳纳米管气体只有一个,那需要为他人做同样的分析。但对于她自己的一部分,她现在是集中在如何碳纳米管形成的,试图确定的金属催化剂,并在此过程中碳氢化合物的精确交互。了解催化剂的作用,可以帮助研究人员操纵原子形成碳纳米管的原子 - 更精确,比他们现在可以,她说。

资助这项研究是由伍兹霍尔海洋学研究所,Arunas和帕姆Chesonis点火批准通过麻省理工学院地球系统的倡议和麻省理工学院的马丁学会的可持续发展,国家科学基金会,洛克希德马丁公司的纳米技术和大学的纳米计划研究员密歇根大学部机械工程与工程学院。

来源: http://web.mit.edu/

Last Update: 9. October 2011 23:34

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