Page 33 - Дисертація_Влад_Христина_Ігорівна
P. 33
Метод піролізу
Піроліз є одним із термохімічних процесів, у якому речовина
розкладається на менші компоненти при високій температурі в умовах
відсутності кисню; його застосовували для отримання цінних фракцій з
нафтопродуктів ще десятки років тому. Останнім часом цей метод привертає
особливу увагу завдяки своїй здатності перетворювати органічні відходи на
корисні та високофункціональні продукти. Джерелом вуглецевмісної сировини
можуть виступати різні органічні відходи — від відпрацьованих шин [93],
соломи [94], меляси [95] до деревини [96, 97] і кукурудзяних обгорток [98].
Застосування піролізу для синтезу вуглецевих наноматеріалів, таких як
вуглецеві нанотрубки (CNTs), нанофібри (CNFs) і графенові структури, стало
можливим завдяки поступовому удосконаленню методик, зокрема
використанню каталізаторів на основі Ni, Fe, Co [99–104]. Такі каталізатори,
нанесені на тверді носії (наприклад, Al₂O₃), сприяють утворенню активних
центрів росту нанотрубок із розміром в межах 3–4 нм для SWCNT і більших
для MWCNT [105].
Однією з ранніх демонстрацій застосування піролізу для отримання
вуглецевих нанотрубок стало дослідження Іідзіма [106], однак класифікацію
MWCNT і SWCNT вперше було запропоновано лише у 1991 р. [107]. Основна
відмінність між ними полягає в кількості шарів графену: SWCNT є
одношаровими циліндрами, а MWCNT — багатошаровими трубками, в яких
листи графену розміщені концентрично. Комерційний синтез CNT часто
базується на методі CVD (хімічного осадження з газової фази), з використанням
як джерела вуглецю метану або ацетилену [108]. Однак, навіть у цьому випадку
піроліз є першим етапом у дворівневому процесі: спочатку створюються
попередники наноматеріалів шляхом піролізу, а потім вони осаджуються у
формі нанотрубок у присутності каталізаторів [99].
Дослідження Acomb et al. [109] показало, що каталізатори на основі заліза
демонструють найвищу активність у рості CNT, порівняно з Ni та Co, особливо
при використанні поліетилену низької щільності (LDPE) як сировини. Це
33
