Large scale synthesis of purified coiled carbon nanotubes by CCVD method  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
76125
Type K
Principal investigator Hernádi, Klára
Title in Hungarian Spirális szén nanocsövek CCVD szintézise és tisztítása
Title in English Large scale synthesis of purified coiled carbon nanotubes by CCVD method
Keywords in Hungarian spirális szén nanocsövek, CCVD szintézis, katalizátorkészítés
Keywords in English coiled carbon nanotube, CCVD synthesis, catalyst preparation
Discipline
Material Science and Technology (engineering and metallurgy) (Council of Physical Sciences)100 %
Ortelius classification: Nanotechnology (Materials technology)
Panel Chemistry 1
Department or equivalent Department of Applied and Environmental Chemistry (University of Szeged)
Participants Fejes, Dóra
Kukovecz, Ákos
Starting date 2009-01-01
Closing date 2013-06-30
Funding (in million HUF) 10.015
FTE (full time equivalent) 2.30
state closed project
Summary in Hungarian
Többfalú szén nanocsövek nagy mennyiségben történő előállításához a CVD technika népszerű módszer. A képződő szén nanoszerkezetek mérete, szerkezete, morfológiája nagymértékben függ a katalizátor készítés módszerétől és a szintézis módjától. Spirális szén nanocsöveket eddig csak CVD módszerrel sikerült előállítani. Ezek a helikális szerkezetek értelemszerűen nagy jelentőségűek lehetnek nanoelektromechanikai rendszerekhez, mivel rendkívüli sajátságokkal rendelkeznek. Elméleti számítások alapján várható, hogy a szén nanocsövek extra jellemzői kedvezően párosulhatnak a hélixek speciális tulajdonságaival, így kivételes mechanikai, elektromos és mágneses sajátságok alakulhatnak ki. Jelen projekt keretében célul tűztük ki, hogy hordozós aszimmetrikus katalizátor szemcséket fejlesszünk ki annak érdekében, hogy a spirális szén nanocsövek növekedésének szelektivitását javítsuk. Korábbi tapasztalataink alapján (vonatkozó cikk feltöltve) tervezzük megvizsgálni
• a már alkalmazott kobalton kívül nikkel, vas, illetve kétfémes katalizátorok viselkedését CVD körülmények között;
• a tisztítás szempontjából előnyös katalizátor hordozók alkalmazhatóságát;
• a pH-kontrollált módszeren kívül más katalizátor készítési technikákat, annak érdekében, hogy megbízható eljárást találjunk a szabálytalan részecskék előállítására;
• a szénforrás esetleges hatását a képződő szén nanocsövek szerkezetére.
Fontos lenne egy olyan aktív és szelektív katalizátor kifejlesztése, amely alkalmas spirális szén nanocsövek szelektív növesztésére, és amelytől azok a szintézist követően roncsolódás nélkül elválaszthatók.
Summary
The CVD route for carbon nanotube production has become a popular method to make large amounts of multiwall carbon nanotubes. The structure, morphology and size of carbon materials critically depend on the catalyst preparation and deposition conditions. Coiled tubes do not appear when an arc-discharge process is used, nor any other process. These nanocoils appear as a naturally attractive object for nanoelectromechanical systems. One might indeed hope that these coils would have the extraordinary stiffness displayed by straight nanotubes. Based on theoretical studies, regular coiled nanotubes exhibit exceptional mechanical, electrical, and magnetic properties due to the combination of their peculiar helical morphology and the fascinating properties of nanotubes. This project would aim at the preparation of asymmetric supported catalytic particles in order to increase selectivity of coiled-shaped carbon nanotubes. On the basis of former experience (see uploaded article) we plan to investigate
• the catalytic activity of nickel, iron, or bimetallic particles (instead of cobalt) under CVD conditions
• the usability of catalyst support other than silicagel in order to develop purification step
• catalyst preparation technique other than pH-controlled method, in order to find dependable method for the fabrication of irregular shaped particles
• the possible effect of carbon sources on the structure of carbon nanotubes.
It would be very important to create active and selective catalyst which can be easily separated from coiled carbon nanotubes without destroying them.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Többfalú szén nanocsövek nagy mennyiségben történő előállításához a CVD technika népszerű módszer. A képződő szén nanoszerkezetek mérete, szerkezete, morfológiája nagymértékben függ a katalizátor készítés módszerétől és a szintézis módjától. Spirális szén nanocsöveket eddig csak CVD módszerrel sikerült előállítani. Ezek a helikális szerkezetek értelemszerűen nagy jelentőségűek lehetnek nanoelektromechanikai rendszerekhez, mivel rendkívüli sajátságokkal rendelkeznek. Elméleti számítások alapján várható, hogy a szén nanocsövek extra jellemzői kedvezően párosulhatnak a hélixek speciális tulajdonságaival, így kivételes mechanikai, elektromos és mágneses sajátságok alakulhatnak ki. Jelen projekt keretében a spirális szén nanocsövek szelektív szintézisét kívántuk kidolgozni. A legmagasabb szelektivitást (>90%) értünk el abban az esetben, amikor szilícium lap hordozón alakítottuk ki a vas katalizátorunkat: a hordozóra merőlegesen, egymással párhuzamosan növesztettünk spirálokat, létrehozva ezzel spirális szén nanocső erdőket/szőnyegeket.
Results in English
The large-scale production of multi-wall carbon nanotubes by CVD method is a popular technique. The size, structure and morphology of the resulting carbon nanostructures depends mainly on the method of catalyst preparation and synthesis parameters. Helically carbon nanotubes have been produced only by CVD method. These helical structures can be obviously high potential for nano-electromechanical systems, as extraordinary properties. Based on theoretical studies it is expected that carbon nanotubes combined with the extra features and special properties of a helix has exceptional mechanical, electrical and magnetic propertie. In the present project weour main goal was to develop the selective synthesis of the helical carbon nanotubes. The highest selectivity (> 90%) was achieved in the case where formed our iron catalyst on silicon substrate sheet: our helically coiled carbon nanotubes were grown perpendicularly to the substrate, and parallel to each other, creating herewith spiral carbon nanotube forests / carpets.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=76125
Decision
Yes





 

List of publications

  
D. Fejes, Z. Németh, K. Hernádi: CVD synthesis of spiral carbon nanotubes over asymmetric catalytic particles, React. Kinet. Catal. Lett. Vol.96, No.2, 397-404, 2009, 2009
D. Fejes, K. Hernádi: CVD synthesis of spiral carbon nanotubes over asymmetric catalytic particles, NanoLab Workshop 2009, Kustendorf, Szerbia, 2009 June 16-22., 2009
Fejes D., Hernádi K.: Spirális szén nanocsövek CVD szintézise aszimmetrikus katalizátor részecskéken, XXXII. Kémiai Előadói Napok, Szeged, 2009. október 26-28. Fejes Dóra, 2009
Á. Kukovecz: Carbon nanotube based sensors and fluctuation enhanced sensing, E-MRS Spring meeting, Strasbourg, Franciaország, 2009. június 8-12. Symposium N, Ákos Kukovecz, 2009
Á. Kukovecz: Recent results on the synthesis and properties of 1D inorganic nanostructures, COST 539 Action Final meeting, Aveiro, Portugália, 2009. október 28-30. Ákos Kukovecz, 2009
Á. Kukovecz: Recent results on the synthesis and properties of 1D inorganic nanostructures, FP7 RP "DEMATEN" first workshop, Nanostructured ceramics and nanocomposites Challenges and perspectives, Novi Sad, Szerbia, 2009. december 4-6, Ákos Kukovecz, 2009
D. Fejes, L. Forró, K. Hernadi: Catalyst preparation with ball milling for catalytic synthesis of coiled carbon nanotubes, Physica Status Solidi B 247, 2713-2716 (2010), 2010
D. Fejes, K. Hernádi: A Review of the Properties and CVD Synthesis of Coiled Carbon Nanotubes, Materials 3, 2618-2642 (2010), 2010
D. Fejes, M. Raffai, K. Hernádi: Growth and characterization of coiled carbon nanotubes, Solid State Chemistry 2010, Prague, Czech Republic, 10-15 September 2010, 2010
D. Fejes, L. Forró, K. Hernádi: CVD synthesis of coiled carbon nanotubes over asymmetric catalytic particles, IWEPNM 2010, Kirchberg in Tirol, Austria, 6-13 March 2010, 2010
D. Fejes, K. Hernadi: Electron microscopy investigations of helically coiled carbon nanotubes synthesized by CCVD, 10th Multinational Congress on Microscopy 2011, Urbino, Italy, 4-9 September, 2011, 2011
D. Fejes, M. Raffai, R. Smajda, E. Horvath, L. Forro, K. Hernadi: Morphology of helically coiled carbon nanotubes prepared using Co/13X zeolite catalysts, IWEPNM 2011, Kirchberg in Tirol, Austria, 26 February - 5 March, 2011, 2011
Dóra Fejes, Zoltan Balogh, Klára Hernádi: Fabrication Of Helically Coiled Carbon Nanotubes For Making Reinforced Composite Materials, ICCE-21, Tenerife, Spanyolország, 2013. július 21-27. General 5, 2013
Dora Fejes, Zoran P. Popović, Manuella Raffai, Zoltan Balogh, Milan Damnjanović, Ivanka Milošević, Klara Hernadi: Synthesis, Model and Stability of Helically Coiled Carbon Nanotubes, ECS Solid State Letters , 2 (3) M21-M23 (2013), 2013
Dóra Fejes, Endre Horváth, Davide Carnelli, Markus Geuss, Ayat Karimi, Massimo Spina, Zoltán Németh, Balázs Réti, Arnaud Magrez , László Forró, Klára Hernádi: Water assisted CVD synthesis and Mechanical Properties of millimeter thick arrays of coiled carbon nanotubes, IWEPNM 2012, Kirchberg in Tirol, Ausztria, 2012. március 3-10. MON35, p53-54., 2012
Dora Fejes, Endre Horvath, Zoltan Nemeth, Arnaud Magrez, Laszlo Forro, Klara Hernadi: Growth and mechanical properties of millimeter-long and vertically aligned coiled carbon nanotube forest, EMRS Spring Meeting 2012, Strasbourg, Franciaország, 2012. május 14-18. R9 5, p:R12., 2012
Dora Fejes, Endre Horvath, Markus Geuss, Ayat karimi, Massimo Spina, Zoltan Nemeth, Balazs Reti, Arnaud Magrez, Laszlo Forro, Klara Hernadi: Catalytic CVD synthesis and elastic properties of millimeter-height coiled carbon nanotube forest, Nano 2012, Rodosz, Görögország, 2012. augusztus 26-31. P011, p25., 2012




 

Events of the project

  
2012-03-21 16:55:07
Résztvevők változása



Back »