I. Nghiên cứu tổng hợp hạt xúc tác nano kim loại CoMo
Nghiên cứu này tập trung vào tổng hợp hạt xúc tác nano sử dụng kim loại CoMo (Cobalt-Molybdenum) trên nền chất mang Aluminium Oxide C (Al2O3). Phương pháp tẩm được áp dụng để chuẩn bị hỗn hợp xúc tác, với mục tiêu tối ưu hóa tỉ lệ giữa các thành phần. Quá trình này đòi hỏi sự phân bố đồng đều và phân tán tốt của các hạt xúc tác trên nền chất mang. Xúc tác nano đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy quá trình phát triển ống nano carbon đơn (SWNTs). Nghiên cứu cũng khảo sát các yếu tố như nhiệt độ ổn định và hoạt hóa xúc tác để nâng cao hiệu quả tổng hợp.
1.1. Chuẩn bị hỗn hợp xúc tác CoMo
Quá trình chuẩn bị hỗn hợp xúc tác CoMo bao gồm việc lựa chọn phương pháp tẩm phù hợp và xác định tỉ lệ tối ưu giữa các thành phần. Cobalt(II)nitrate hexahydrate và Ammonium heptamolubdate tetrahydrate được sử dụng làm nguồn kim loại. Chất mang Al2O3 được thêm vào để hỗ trợ phân tán và ổn định hạt xúc tác. Việc đánh giá sự phân bố và thành phần của xúc tác được thực hiện thông qua các phương pháp phân tích như SEM và TEM.
1.2. Tối ưu hóa điều kiện thí nghiệm
Nghiên cứu tiến hành tối ưu hóa các thông số thí nghiệm như nhiệt độ, áp suất và tỉ lệ khí (CH4, H2, Ar) trong quá trình phát triển ống nano carbon bằng phương pháp CVD. Điều kiện nhiệt độ 900°C được xác định là tối ưu để đảm bảo hiệu suất tổng hợp SWNTs. Các yếu tố như dung môi và nhiệt độ hoạt hóa xúc tác cũng được khảo sát để nâng cao chất lượng sản phẩm.
II. Phát triển ống nano carbon đơn SWNTs
Nghiên cứu sử dụng phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CVD) với nguồn hydrocarbon là khí methane (CH4) để tổng hợp ống nano carbon đơn (SWNTs). Xúc tác nano CoMo trên nền Al2O3 đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy quá trình tách carbon từ CH4 và hình thành SWNTs. Kết quả tổng hợp được đánh giá thông qua các phương pháp phân tích như SEM, TEM và phổ Raman. Nghiên cứu cũng khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ hạt xúc tác và hạt mang đến chất lượng SWNTs.
2.1. Phương pháp CVD trong tổng hợp SWNTs
Phương pháp CVD được lựa chọn do khả năng kiểm soát quy trình và chất lượng sản phẩm. Quá trình tổng hợp diễn ra ở nhiệt độ cao (900°C) với sự hỗ trợ của xúc tác nano CoMo. Khí methane được sử dụng làm nguồn carbon, trong khi khí hydro (H2) và argon (Ar) đóng vai trò điều chỉnh môi trường phản ứng. Kết quả thu được là các SWNTs có cấu trúc đồng nhất và chất lượng cao.
2.2. Đánh giá kết quả tổng hợp
Các mẫu SWNTs được phân tích bằng SEM và TEM để đánh giá cấu trúc và kích thước. Phổ Raman được sử dụng để xác định tính chất điện tử và độ tinh khiết của SWNTs. Kết quả cho thấy, xúc tác nano CoMo trên nền Al2O3 có hiệu quả cao trong việc tạo ra SWNTs với đường kính nhỏ và độ dẫn điện tốt.
III. Ứng dụng và triển vọng của SWNTs
Ống nano carbon đơn (SWNTs) có nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực như công nghệ nano, khoa học vật liệu và điện tử. Tính chất cơ học, điện tử và nhiệt học vượt trội của SWNTs mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong sản xuất vật liệu composite, transistor và thiết bị phát xạ trường. Nghiên cứu này cũng đề xuất hướng phát triển tiếp theo trong việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và mở rộng ứng dụng của SWNTs.
3.1. Ứng dụng trong vật liệu composite
SWNTs được sử dụng để tăng cường tính chất cơ học của vật liệu polymer. Việc thêm SWNTs vào polymer giúp cải thiện độ cứng và độ bền của vật liệu composite. Ứng dụng này có tiềm năng lớn trong ngành công nghiệp sản xuất vật liệu nhẹ và bền.
3.2. Ứng dụng trong điện tử
SWNTs được nghiên cứu để phát triển các thiết bị điện tử như transistor và cảm biến. Tính chất dẫn điện và bán dẫn của SWNTs cho phép chúng được sử dụng trong các ứng dụng vi điện tử, mang lại hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng.
