Unraveling the mechanisms of carbon nanotube growth by chemical vapor deposition

乙炔 碳纳米管 化学气相沉积 催化作用 碳纳米管负载催化剂 化学工程 纳米技术 扩散 表面扩散 材料科学 碳纤维 化学 碳纳米纤维 有机化学 热力学 工程类 复合材料 吸附 复合数 物理
作者
G.P. Gakis,Stefania Termine,Aikaterini-Flora Trompeta,Ioannis G. Aviziotis,Costas A. Charitidis
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:445: 136807-136807 被引量:44
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.136807
摘要

The mechanisms of carbon nanotube (CNT) growth by chemical vapor deposition of acetylene on Fe/SiO2:Al2O3 (zeolite Y) catalyst are unraveled through a combined computational and experimental study. CNTs are synthesized in a horizontal reactor under atmospheric pressure within the temperature range 650 °C–850 °C and characterized by SEM, TEM and Raman spectroscopy. A macroscopic computational fluid dynamics (CFD) model accounting for fluid flow, heat transfer and species transport is developed for the process, incorporating also kinetic expressions for acetylene surface decomposition, acetylene gas-phase reactions, carbon diffusion through the bulk of the catalyst, carbon surface accumulation on the catalyst surface and eventually, CNTs growth. The experimental behavior of the CNTs growth can be accurately described by the proposed macroscopic model. Most importantly, theoretical predictions suggest that there are two distinct temperature regimes for CNTs formation: at the low temperature regime, the process is dominated by the competition between carbon diffusion through the catalyst and carbon impurity layer formation on the catalyst surface, while at higher temperature, the gas-phase reactions of acetylene prevails, releasing byproducts that deposit on the catalyst surface in the form of carbon impurities. Finally, using the developed computational approach, the catalyst lifetime, which is directly affected by these mechanisms, is correlated with the CNTs growth process.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
科研猫完成签到,获得积分10
2秒前
情怀应助孤独小震采纳,获得10
2秒前
dwls发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
小柒发布了新的文献求助10
2秒前
夏天呀发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
Sharon完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
Lucas完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
7秒前
8秒前
不爱吃糖完成签到,获得积分20
9秒前
11秒前
愉快的半双完成签到,获得积分20
11秒前
小鹿博士发布了新的文献求助10
11秒前
sally发布了新的文献求助10
11秒前
小柒完成签到,获得积分10
12秒前
stone关注了科研通微信公众号
15秒前
Horizon完成签到,获得积分10
16秒前
jg完成签到,获得积分10
19秒前
星期五发布了新的文献求助10
21秒前
23秒前
迟早完成签到,获得积分10
23秒前
23秒前
24秒前
25秒前
by6868完成签到,获得积分10
26秒前
初晨发布了新的文献求助10
27秒前
十元一斤完成签到,获得积分10
27秒前
共享精神应助616采纳,获得10
29秒前
ding应助siyuwang1234采纳,获得10
29秒前
29秒前
大个应助lzw采纳,获得30
30秒前
彭于晏应助sally采纳,获得10
31秒前
31秒前
两条大肥鱼关注了科研通微信公众号
31秒前
32秒前
JKH发布了新的文献求助200
32秒前
高分求助中
Evolution 10000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Distribution Dependent Stochastic Differential Equations 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3157968
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2809296
关于积分的说明 7881421
捐赠科研通 2467814
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1313728
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 630502
版权声明 601943