Los nanotubos de carbono (CNT) pueden sintetizarse mediante el método de descarga de arco, que implica un proceso a alta temperatura en el que el carbono se vaporiza y luego se recondensa para formar nanotubos. He aquí una explicación detallada del proceso:
Resumen:
El método de descarga de arco para sintetizar nanotubos de carbono consiste en crear un arco de plasma a alta temperatura entre dos electrodos de carbono en una atmósfera de gas inerte. El intenso calor vaporiza el ánodo y el carbono vaporizado se condensa para formar los CNT.
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Explicación detallada:
- Montaje y condiciones:
- La configuración de la descarga de arco suele consistir en dos electrodos de grafito colocados uno frente al otro en una cámara llena de un gas inerte como el helio o el argón. La cámara se evacua a baja presión para garantizar la pureza del entorno de reacción.
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Se utiliza una fuente de alimentación de corriente continua (CC) para generar un arco entre los electrodos. El cátodo suele ser una barra de grafito de alta pureza, mientras que el ánodo es una barra especialmente preparada que contiene metales catalizadores como hierro, níquel o cobalto para facilitar el crecimiento de los CNT.
- Formación del arco y vaporización:
- Cuando se enciende el arco, se generan temperaturas superiores a 4000 K en la punta del ánodo. Este calor extremo vaporiza el carbono del ánodo, creando un plasma de átomos de carbono e iones.
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La presencia de metales catalizadores en el ánodo ayuda a nuclear el crecimiento de los CNT a partir del carbono vaporizado.
- Condensación y crecimiento de los CNT:
- A medida que el plasma de carbono se enfría, se condensa en diversas formas de carbono, incluidos los CNT. Las partículas catalizadoras desempeñan un papel crucial en la determinación de la estructura y la alineación de los CNT.
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Los CNT crecen a partir de estas partículas catalizadoras, alineándose a lo largo del eje del arco. La temperatura, la presión y la presencia de catalizadores influyen en el crecimiento.
- Recogida y caracterización:
- Tras el proceso, la cámara se enfría y los CNT se recogen de las paredes de la cámara y del depósito catódico.
A continuación, los CNT sintetizados se caracterizan mediante diversas técnicas como la microscopía electrónica de barrido (SEM), la microscopía electrónica de transmisión (TEM) y la espectroscopia Raman para determinar su estructura, pureza y calidad.Revisión y corrección:
