BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
VIIC
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU MỚI HẤP PHỤ CHỌN LỌC DẦU
TRONG HỆ DẦU – NƯỚC CÓ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG CÁC
QUÁ TRÌNH TÁCH CHẤT VÀ TRONG XỬ LÝ SỰ CỐ TRÀN DẦU
Thuộc Nhiệm vụ nghiên cứu thường xuyên Phòng Thí nghiệm trọng điểm
Công nghệ lọc, hóa dầu năm 2011
Chủ nhiệm đề tài: PGS. TS. Vũ Thị Thu Hà
9015
Hà nội, tháng 1/2012
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
3
PHẦN I. TỔNG QUAN
26
I.1.5.3. Yêu cầu kỹ thuật của các loại vật liệu hấp phụ dầu
28
I.1.6 Ứng dụng các vật liệu siêu kỵ nước trong quá trình tách chất
28
I.2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở VIỆT NAM
30
I.2.1 Vật liệu ống nano carbon và sợi nano carbon
30
I.2.2 Vật liệu hấp phụ dầu
30
I.2.3 Sự cố tràn dầu tại Việt Nam và biện pháp khắc phục
31
I.2.3.1 Sự cố tràn dầu tầu Neptune Aries
31
I.2.3.2 Sự cố tràn dầu Formosa One
31
I.2.3.3 Sự cố tràn dầu tàu Fortune Freighter
32
I.2.3.4 Sự cố tràn dầu tàu Hồng Anh
32
I.2.3.5 Sự cố tràn dầu tàu Kasco Monrovia
33
I.3 KẾT LUẬN TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH LÝ THUYẾT
33
PHẦN II. THỰC NGHIỆM
35
II.1 CHẾ TẠO ỐNG NANO CARBON (CNTs)
36
II.2 CHẾ TẠO SỢI NANO CARBON (CNF)
47
50
52
III.2 TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT CỦA SỢI NANO
CARBON (CNFs)
53
III.3 TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT CỦA XỐP ỐNG
NANO CARBON (XỐP CNTs)
55
III.4 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DẦU CỦA CÁC VẬT
LIỆU TRONG HỆ DẦU - NƯỚC
56
III. 5 THĂM DÒ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU
TRONG QUÁ TRÌNH TÁCH CHẤT VÀ TRONG XỬ LÝ SỰ CỐ
TRÀN DẦU
57
III.5.1. Thăm dò khả năng ứng dụng vật liệu trong quá trình tách
chất
57
III.5.2. Thăm dò khả năng ứng dụng vật liệu trong xử lý sự cố tràn
dầu
59
III.6 ĐỀ XUẤT QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VẬT LIỆU
SIÊU KỴ NƯỚC TỪ NANO CARBON QUI MÔ PILOT
60
III.6.1 Đề xuất quy trình công nghệ chế tạo ống nano carbon trên
đệm carbon (C-CNTs (PS))
MWNTs: ống nano carbon đa vách
CNFs: sợi nano carbon
C-CNFs: sợi nano carbon phát triển trên đệm carbon
TG-DTA: Phương pháp phân tích nhiệt vi sai
FTIR: Phương pháp phổ hồng ngoại
SEM: Phương pháp kính hiển vi điện tử quét
TEM: Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua
BET: Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ
PL: Hiện tượng phát sáng quang hóa
CVD: Phương pháp tổng hợp lắng đọng pha h
ơi hóa học
LPG: Khí dầu mỏ hóa lỏng
C-CNTs (PF): vật liệu được tạo bởi CNTs, sử dụng chất kết dính là polyme
PF, sau khi carbon hóa
C-CNTs (PS): vật liệu được tạo bởi CNTs, sử dụng chất kết dính là polyme
PS, sau khi carbon hóa
C-CNTs (PVA): vật liệu được tạo bởi CNTs, sử dụng chất kết dính là polyme
PVA, sau khi carbon hóa.
C-CNFs: Sợi nano carbon phát triển trên đệm carbon
2 TÓM TẮT
Bằng cách phối hợp nhuần nhuyễn các phương pháp hóa học (tổng hợp
lắng đọng pha hơi hóa học, CVD) và các phương pháp phân tích hóa lý hiện
đại (FTIR, BET, TEM, SEM, TG-DTA), chúng tôi đã tổng hợp thành công
Thành phố Hồ Chí Minh, sự cố tàu Formosa One năm 2001 tại tỉnh Bà Rịa –
Vũng Tàu, ba sự cố khác tại Thành phố Hồ Chí Minh năm 2003 và 2005,
trong đó sự cố năm 2005 rất nghiêm tr
ọng, sự cố tàu Mỹ Đình năm 2004 tại
miền Bắc và hàng chục sự cố nhỏ lẻ khác trong cả nước và trong ngành Dầu
khí.
Căn cứ theo yêu cầu khách quan của một nền kinh tế đang trên đà phát
triển có thể nhận thấy nguy cơ xảy ra sự cố tràn dầu tại Việt Nam chắc chắn
còn tiếp tục tăng cao trong tương lai sắp tới. Ngay trước mắt, Việt Nam
đã có
chiến lược xây dựng các nhà máy lọc dầu và điều này sẽ làm gia tăng sự vận
chuyển dầu thô từ nước ngoài vào Việt Nam. Đứng trước nguy cơ này, việc
nghiên cứu các công nghệ ứng cứu với sự cố tràn dầu là một vấn đề có tính
cấp bách và vô cùng quan trọng.
Ngoài những phương pháp cơ học như sử dụng phao quây xa bờ, phao
quây trên bờ, sử dụng thiết bị kiể
u đập và hút chân không, còn nhiều công
nghệ để xử lý sự cố tràn dầu như công nghệ phân tán hóa học, công nghệ
phân hủy sinh học, đốt tại chỗ hoặc hấp phụ dầu mà trong đó, phương pháp
hấp phụ có vẻ là giải pháp thích hợp nhất vì dầu có thể được thu hồi với
những ảnh hưởng tiêu cực tối thiểu nhất.
Phần lớn các chất hấp phụ hiện đ
ang được sử dụng để xử lý sự cố tràn
dầu như đất sét, đá trân châu, len thủy tinh đều có khả năng hấp phụ rất thấp.
Vật liệu xốp polyurethane có khả năng hấp phụ cao hơn nhưng lại rất cồng
kềnh và tính tương thích về mặt hóa học với các loại dầu khác nhau là chưa
cao hoặc không xử lý triệt để được dầu.
Xuất phát từ
việc nghiên cứu đặc tính của vật liệu xử lý dầu tràn chúng
tôi nhận thấy, để có thể xử lý một cách hiệu quả vết dầu trên mặt nước, vật
5 PHẦN I
TỔNG QUAN
6
I.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở NƯỚC NGOÀI
I.1.1 Vật liệu ống nano carbon CNTs
I.1.1.1 Cấu trúc của CNTs
Các ống nano carbon (Tiếng Anh: Carbon nanotube - CNTs) là các
dạng thù hình của carbon.
Ống nano là một loại cấu trúc fullerene. Ống nano có dạng hình trụ,
đường kính cỡ một vài nanomet, độ dài có thể lên tới vài milimet, với ít nhất
một đầu khép kín có dạng một bán cầu, cấu trúc buckyball. Ống nano carbon
có cấu trúc rỗng, với các vách được tạo bởi các lớp vỏ carbon, được gọi là
graphene. Có hai loại
ống nano carbon chính: ống nano đơn vách (SWNT) và
ống nano đa vách (MWNT) [11].
Hình I.1. Cấu trúc fullerence
Bản chất của liên kết trong ống nano carbon được giải thích bởi hóa
a
1
và a
2
là các véc tơ đơn vị của mạng graphene
Góc của véc tơ Chiral θ:
Cos θ =
Đường kính ống D được tính theo công thức sau:
7
D = k , nm (kЄN)
Hình I.2. Véc tơ Chiral OA
Armchair Zigzag Chiral
Hình I.3. Các cấu trúc của CNTs
Theo véc tơ Chiral, vật liệu CNTs có các cấu trúc khác nhau tương ứng
với các cặp chỉ số (n, m) khác nhau. Ba cấu trúc thường gặp đó là: amchair,
zigzag và chiral tương ứng với các cặp chỉ số (n, n), (n, 0) và (n, m) (hình
I.3).
Tuy nhiên, đây chỉ là các cấu trúc lý tưởng của CNTs. Trên thực tế, cấu
trúc CNTs bao giờ cũng tồn tại các khuyết tật, tùy thuộc vào cấu trúc hình
học và trạng thái lai hóa của các nguyên tử carbon cấu thành nên CNTs.
Cấu trúc c
ủa ống nano đơn vách và đa vách được chỉ ra trên hình I. 4.
Ống nano đơn vách có thể được xem là tấm graphit dài có độ dày một nguyên
tử, được cuộn lại thành một hình trụ liền. Thông thường, các ống có tỉ lệ l/d
vào khoảng 1000, vì thế, chúng có thể được xem gần như có cấu trúc một
chiều. Hơn nữa, một SWNT gồm hai miền tách biệt với các tính chất lý hóa
một nguyên tử đóng vai trò là
điểm mốc. Tấm sẽ được cuộn cho tới khi hai
nguyên tử trùng nhau. Vecto đặt từ nguyên tử đầu tiên hướng tới nguyên tử
khác được gọi là vecto chiral và chiều dài của nó bằng với chu vi của ống
nano. Các SWNTs với các vecto chiral khác nhau có các tính chất không
giống nhau như hoạt tính quang học, độ mạnh cơ học và tính dẫn điện.
SWNTs thể hiện các tính chất điện khác biệt so với ống nano carbon đa
tường. Cụ
thể, độ rộng vùng cấm có thể thay đổi từ 0 eV đến 2 eV và độ dẫn
điện có thể là kim loại hay bán dẫn trong khi MWNTs có độ rộng vùng cấm
bằng không tức dẫn điện như kim loại. SWNTs được sử dụng để thu nhỏ các
linh kiện điện tử, chúng có thể làm dây điện cho độ dẫn điện rất tốt.
Ống MWNTs gồm nhiều lớp than chì, có thể được xem nh
ư là một tập
hợp các SWNTs đồng trục với đường kính khác nhau. Chiều dài và đường
kính của các cấu trúc này khác nhau nhiều so với các SWNTs và, tất nhiên,
các tính chất của chúng cũng rất khác nhau.Có hai mô hình được sử dụng để
mô tả MWNTs. Mô hình thứ nhất có tên gọi là Russian doll, trong đó,
MWNTs gồm nhiều ống SWNTs đơn lồng vào nhau. Mô hình thứ hai gọi là
Parchment, trong đó, MWNTs được mô tả như một tấm graphite cuộn lại.
Khoảng cách giữa các vách trong MWNTs tương đương kho
ảng cách các lớp
graphite trong cấu trúc than chì, xấp xỉ 3.4 Å.
Trong các ống nano carbon đa tường, ống nano carbon hai vách
(DWNT) được quan tâm nhiều bởi hình thái học và các tính chất rất giống với
ống nano carbon đơn vách nhưng điện trở và tính chất hóa học của chúng
được cải thiện đáng kể. Điều này đặc biệt quan trọng khi sự chức hóa là cần
thiết (nghĩa là ghép các nhóm chức hóa học lên bề mặt của ống) để thêm các
tính ch
ất mới cho CNT. Đối với trường hợp SWNT, sự chức hóa đồng hóa trị
chữ T hoặc đầu mối SWNT. Các khuyết tật này sẽ dẫn tới những cấu trúc đặc
biệt có nhiều điểm khác biệt, và thậm chí, những tính chất này còn thú vị hơn
các dạng nguyên bản của chúng [13
].
Hình I.6. Cấu trúc CNTs nhánh chữ Y
10
I.1.1.2. Các tính chất đặc biệt của CNTs
[
14 - 16
]
Hoạt tính hóa học
Do sự uốn cong bề mặt mà CNTs có khả năng phản ứng hóa học cao
hơn so với một lớp graphene. Hoạt tính của ống nano carbon liên quan trực
tiếp tới sự chuyển orbitan pi và làm cho độ uốn cong tăng lên. Do đó, sự khác
biệt cần phải được tạo ra giữa thành bên và các đầu của ống nano. Với lý do
tương tự, đường kính của một ống nano nhỏ hơn sẽ d
ẫn đến hoạt tính được
tăng lên. Sự biến tính CNTs bằng các chất có cùng hóa trị, hoặc ở thành bên
hoặc ở hai đầu ống đã được chứng minh là có thể. Ví dụ, độ tan của CNTs
trong các dung môi khác nhau có thể được điều chỉnh theo cách này. Tuy vậy,
việc khảo sát trực tiếp sự thay thế chất trên ống nano là khó khăn do các mẫu
nano ống dạng thô vẫn chưa đủ tinh khiết.
Tính dẫn điệ
n
Phụ thuộc vào vecto chiral của chúng, các ống nano carbon có đường
kính nhỏ hoặc là chất bán dẫn hoặc là có ánh kim. Sự khác biệt giữa các tính
chất dẫn điện là do cấu trúc phân tử, làm cho cấu trúc miền khác nhau và do
22
, E
11
và vì thế có sự chồng chập đáng kể trong
phổ hấp thụ.
11 Hình I.7. Cấu trúc năng lượng hấp thụ quang của CNTs
Phương pháp hấp thụ quang thường được sử dụng để xác định chất
lượng của bột ống nano carbon.
Hình I.8. Phổ hấp thụ quang từ sự phân tán của SWNTs
Sự phát quang
Hiện tượng phát sáng quang hóa (PL) là một trong những công cụ quan
trọng để xác định đặc điểm của ống nano carbon. Cơ chế của hiện tượng phát
sáng quang hóa thường được mô tả như sau: một điện tử trong ống nano
carbon hấp thụ ánh sáng kích thích từ chuyển tiếp S
22
tạo ra một cặp điện tử-
lỗ trống. Cả điện tử và lỗ trống nhanh chóng nhảy từ trạng thái c
2
đến c
1
và từ
v
2
đến v
1
. Sau đó chúng tái hợp thông qua một quá trình chuyển đổi ánh sáng
, là vật liệu có
sức bền riêng lớn nhất hiện nay với giá trị lên tới 48.000 kN.m/kg so với độ
bền của thép carbon chất lượng cao là 154 kN.m/kg. Khi xem xét theo một
tổng thể, CNTs trở nên rất mềm dẻo do chiều dài lớn hơn nhiều so với đường
kính. Do đó, các hợp chất này thích hợp cho các ứng dụng trong các vật liệu
composite cần có tính đẳng hướng.
Bảng 1.1. Tính chất cơ học của CNTs với các cấ
u trúc khác nhau
Vật liệu Độ bền kéo Độ giãn dài (%)
SWNT 13 - 53 16
Armchair SWNT 126.2 23.1
Zigzag SWNT 94.5 15.6 - 17.5
Chiral SWNT
MWNT 11 - 63 - 150
Inoc 0.38 - 1.55 15 - 50
Kevlar (áo chống đạn) 3.6 - 3.8
∼ 2
13
Tính chất siêu kỵ nước và ưa dầu
Vật liệu kỵ nước là vật liệu được tạo lên từ phân tử không phân cực và
do đó chúng ưa các dung môi không phân cực và trung tính. Các phần tử kỵ
nước bao gồm các ankan, dầu, chất béo… Các phần tử kỵ nước thường cụm
lại với nhau hình thành các dạng mixen trong nước. Khi cho giọt nước trên bề
mặt của vật liệu kỵ nước ta sẽ quan sát thấy góc tiế
p xúc bề mặt (θc) lớn. Với
góc tiếp xúc lớn hơn 150
o
vật liệu đó là vật liệu siêu ky nước.
trên graphit hoặc một đế khác. Người ta đoán rằng các hạt xúc tác có hình quả
cầu hoặc hình quả lê, trong trường hợp sự phân hủy sẽ xảy ra chỉ trên một nửa
b
ề mặt (đó là mặt cong thấp hơn với các hạt hình quả lê). Carbon khuyếch tán
dọc gradien nồng độ và lắng ở trên nửa đối diện, xung quanh và dưới chia đôi
đường kính. Tuy nhiên, không lắng từ chỏm của bán cầu, giải thích cho các lỗ
trống là đặc trưng của các filament. Cho các kim loại hỗ trợ, filament có thể
tạo ra hoặc bằng sự đẩy (còn được biết đến như cơ sở của việc m
ọc) trong đó
ống nano mọc hướng thẳng ra khỏi các hạt kim loại mà vẫn gắn vào đế, hoặc
các hạt tháo và chuyển lên đầu của ống nano đang mọc, được gán cho là “mọc
đầu”. Phụ thuộc vào kích thước của các hạt xúc tác, SWNTs hoặc MWNTs đã
mọc.Trong sự phóng hồ quang điện, nếu không xúc tác trên graphit, MWNTs
sẽ mọc trên các hạt C
2
được tạo thành trong plasma.
Phương pháp phóng điện hồ quang
Ban đầu phương pháp này được dùng để chế tạo fullerene C
60
, kể từ
sau khi khám phá ra CNTs thì phương pháp này được sử dụng phổ biến nhất
và có lẽ là con đường dễ dàng nhất để chế tạo CNTs. Tuy nhiên, nó là một kỹ
thuật chế tạo hỗn hợp nhiều thành phần và yêu cầu tách các ống nano ra khỏi
muội than và các xúc tác kim loại có mặt trong sản phẩm thô.
Phương pháp này tạo ra các ống thông qua sự bốc hơi trong hồ quang
giữa hai điện cực là hai sợi carbon đặt đối di
ện sao cho của hai sợi gần như
chạm nhau, cách nhau xấp xỉ 1 mm, trong một buồng kín, thường được lấp
đầy bằng khí trơ (Heli, Argon) ở áp suất thấp (50 – 700 mbar).
15
Trong điều kiện chế tạo MWNTs tối ưu thì quá trình bay hơi carbon
sinh ra một lượng nhỏ muội than carbon vô định hình và 70% carbon bốc hơi
từ anot graphit sạch lắng đọng lên trên bề mặt của thanh graphit catot. Điều
16
kiện tổng hợp tối ưu là sử dụng điện thế một chiều với thế 20 – 25 V, dòng 50
– 100 A và áp suất heli ở 500 mmHg. Phóng điện hồ quang là một phương
pháp đơn giản cho CNTs chất lượng cao và cấu trúc hoàn hảo.
Tuy nhiên, phóng hồ quang điện thường không liên tục và không ổn
định nên bằng phương pháp này không thể tạo ra một lượng lớn CNTs. CNTs
được tạo ra bám trên bề mặt catot và được sắp xếp không theo mộ
t quy tắc
nào cả vì dòng chuyển động là không đồng nhất và điện trường là không
thuần nhất. Do đó, mật độ hơi carbon và nhiệt độ cũng không đồng nhất, hạt
nano carbon và các tạp chất bẩn luôn cùng tồn tại với ống nano. Để giải quyết
vấn đề này, người ta đã tạo ra những hệ hồ quang mới với nhiều ưu thế mới
và có hiệu quả cao như hồ quang plasma quay. Ở đây, lực ly tâm gây ra bởi
sự quay để tạo ra hiện tượng xoáy và gia tốc quá trình bay hơi của nguyên tử
carbon theo phương thẳng đứng với điện cực anot. Hơn nữa, quá trình quay
làm cho sự phóng điện vi cơ đồng đều và tạo ra plasma ổn định. Bởi vậy
phương pháp này đã làm tăng thể tích plasma và tăng nhiệt độ plasma. Với
tốc độ quay là 5000 vòng/ phút tại nhiệt độ 1025
o
C, hiệu suất tạo CNTs là
60%. Hiệu suất có thể đạt tới 90% nếu tốc độ quay tăng lớn và nhiệt độ lớn
đạt tới 1150
o
C.
Trong phương pháp hồ quang điện, để tạo MWNTs thì không cần sự có
mặt của xúc tác. Tuy nhiên, để tạo SWNTs, anot phải được cấy xúc tác, đặc
Hình I.13. Sơ đồ thiết bị bốc bay nhờ laser
Trong phương pháp này, một tấm graphit dùng làm bia bị bốc bay bởi
bức xạ laser dưới áp suất cao trong môi trường khí trơ. MWNTs được tạo ra
trên bia graphit sạch. Chất lượng và hiệu suất của sản phẩm tạo ra phụ thuộc
vào nhiệt độ phản ứng và ở1200
o
C chất lượng sản phẩm là tốt nhất. Ở nhiệt
độ thấp hơn thì chất lượng sản phẩm giảm và trong cấu trúc của CNTs bắt đầu
xuất hiện những sai hỏng. Trong phương pháp bốc bay bằng chùm laser, năng
lượng của chùm tia laser làm bay hơi bia graphit được đặt ở trong lò đốt bằng
điện ở nhiệt độ khoảng 1200
o
C. Luồng khí Ar (áp suất ~ 500 mmHg) thổi hơi
carbon từ vùng nhiệt độ cao về điện cực lắng đọng bằng đồng được làm sạch
bằng nước. Nếu dùng bia graphit tinh khiết ta sẽ thu được MWNTs. Nếu bia
được pha thêm khoảng 1.2 % nguyên tử Co/Ni với khối lượng Ni và Co bằng
nhau sẽ thu được SWNTs. Trong sản phẩm còn có các dây nano tạo bởi các
SWNTs với đường kính từ 10 nm đến 20 nm và dài trên 100 µm.
Giá trị trung bình của đường kính ống và mật độ phân bố
đường kính
ống tùy thuộc vào nhiệt độ tổng hợp và thành phần xúc tác. Để tạo SWNTs,
người ta còn dùng phương pháp xung cực nhanh từ laser điện từ tự do (FEL)
hoặc phương pháp xung laser liên tục.
Lò đốt được bơm đầy khí heli hoặc argon để giữ áp suất ở 500 mmHg.
Một luồng hơi cực nóng hình thành, sau đó giãn nở và nguội một cách nhanh
chóng. Khi các dạng hơi nguội đi, các nguyên tử và phân tử carbon nhỏ nhanh
chóng ngưng tụ
để tạo ra các bó lớn hơn, có thể bao gồm cả fullerene. Các
chất xúc tác cũng bắt đầu ngưng tụ, nhưng lúc đầu chậm hơn, và hút các bó
carbon, ngăn chúng tụ họp thành cấu trúc lồng. Thậm chí các chất xúc tác có
hình thành. Sơ đồ quá trình hình thành lớp phủ bằng công nghệ CVD được
trình bày trên hình I.14.
Hình I.14. Sơ đồ công nghệ CVD
Tổng hợp CNTs bằng phương pháp CVD
Phương pháp tổng hợp lắng đọng pha hơi hóa học (CVD) là một trong
những phương pháp lắng đọng màng phổ biến nhất. Khác với hai phương
pháp phóng điện hồ quang và bốc bay bằng laze là nhóm nhiệt độ cao (> 3000
K), thời gian phản ứng ngắn (µs-ms), thì phương pháp CVD lại có nhiệt độ
trung bình (700 - 1473K) và thời gian phản ứng dài tính bằng đơn vị phút,
giờ. M
ặt hạn chế chính của hai phương pháp phóng điện hồ quang và bốc bay
laze là CNTs được tạo ra không đồng đều, sắp xếp hỗn độn, độc lập, không
theo một quy tắc cho trước hoặc không có tính định hướng trên bề mặt.
19
Nguyên tắc: đặt một nguồn carbon trong một pha khí và sử dụng một
nguồn năng lượng, như plasma hoặc một cuộn điện trở gia nhiệt, để truyền
năng lượng sang phân tử chứa carbon thể khí. Thông thường nguồn carbon
thể khí bao gồm CH
4
, CO, C
2
H
2
. Nguồn năng lượng được sử dụng để bẻ gãy
phân tử thành carbon nguyên tử hoạt động. Sau đó, carbon khuyếch tán thẳng
tới đế. Đế đã dược gia nhiệt và được phủ một lớp xúc tác (thường là các kim
loại chuyển tiếp đầu dãy như Ni, Fe hoặc Co). CNTs sẽ được tạo thành nếu
các thông số thích hợp được duy trì. Liên kết trội, cũng như việc điều khiển vị
3
ở nhiệt độ 750 – 1050
0
C. Do CNTs mọc trên các hạt xúc tác mịn này
theo phương pháp tổng hợp CVD, việc hình thành các hạt xúc tác mịn là quá
trình quan trọng nhất.
Khi CNTs mọc trên một màng xúc tác Fe bằng CVD nhiệt, đường kính
của CNTs phụ thuộc vào chiều dày màng xúc tác.Với chiều dày màng là 13
nm, sự phân bố đương kính nằm trong khoảng 30 - 40 nm. Khi chiều dày
màng lên tới 27 nm, thì đường kính thu được sẽ trong khoảng 100 – 200 nm,
và thu được MWNTs.
20
I.1.1.4. Các ứng dụng của CNTs
[
23
]
Các ứng dụng trong ngành năng lượng
CNTs có khả năng tích trữ năng lượng cao. Tốc độ chuyển tải điện tử
từ cực này sang cực kia với vật liệu CNTs là rất nhanh. Do đó, hiệu suất của
các pin nhiên liệu loại này thường rất cao. Hai thành phần có thể tích trữ điện
hóa trong CNTs là hidro và liti.
Do CNTs có cấu trúc dạng trụ rỗng và đường kính cỡ nm nên vật liệu
CNTs có thể tích trữ chấ
t lỏng hoặc chất khí trong lõi trơ thông qua hiệu ứng
mao dẫn. Hấp thụ này được gọi là hấp thụ vật lý. CNTs cũng có thể tích trữ
hidro dưới dạng hóa học (hấp thụ nguyên tử).
Ứng dụng trong các linh kiện điện tử
- Thiết bị phát xạ điện từ trường: Yêu cầu chung là ngưỡng thế phát xạ
Copyright: Tài liệu đại học ©