Synthesis of carbon nanotubes by the continuous CVD method

A.N. Danilin; S.M. Nikitin; L.N. Rabinsky; Yu.G. Yanovsky

Synthesis of carbon nanotubes by the continuous CVD method

A.N. Danilin¹, S.M. Nikitin², L.N. Rabinsky³, Yu.G. Yanovsky⁴

research article Pages: 4-11

¹ д.ф.-м.-н., вед. науч. сотрудник, Институт прикладной механики РАН; профессор, Московский авиационный институт (МАИ)
² к.хим.н., ст. науч. сотрудник, Институт прикладной механики РАН; ст. науч. сотрудник, НИИ ядерной физики МГУ
³ д.ф.-м.н., профессор, декан факультета «Прикладная механика», зав. кафедрой «Материаловедение», Московский авиационный институт (МАИ)
⁴ д.т.н., профессор, директор Института прикладной механики РАН; зав. кафедрой «Механика наноструктурированных материалов и систем», Московский авиационный институт (МАИ)

Keywords: carbon nanotubes the CVD method continuous synthesis gas recycling gas composition adjustment rotary furnace

Abstract

This paper presents a comparative analysis of several modern technologies for the synthesis of carbon nanotubes (CNT). Catalytic Vapor Deposition method (CVD) is noted as the most cost-effective and promising in industrial development, which consists in the formation of CNT from the vapor by passing a carbonaceous material in the form of vapor over a heated catalyst. There is a number of disadvantages of this method, one of which is its periodicity (the inability to implement continuous process) and the inefficient consumption of carbon-containing raw materials and associated noble gases. The modified CVD method is suggested, which can significantly improve its efficiency and greater productivity in the process continuity.

How to cite

Данилин А.Н., Никитин С.М., Рабинский Л.Н., Яновский Ю.Г. Способ непрерывного синтеза углеродных нанотрубок по методу CVD // Нанотехнологии: разработка, применение - XXI век. 2012. № 4. С. 4–11.

References

Елецкий А.В. Углеродные нанотрубки // Успехи физических наук. 1997. Т. 167. №9. С. 945-971.
Раков Э.Г. Нанотрубки и фуллерены. М.: Университетская книга. 2006.
PanZ.W., Xie S.S., Chang B.H. etal. Verylongcarbonnanotubes // Nature (London). 1998. V. 394. P. 631-632.
Hirahara H., Suenaga K., Bandow S. etal. One-dimensional metallofullerene crystal generated inside single-walled carbon nanotubes // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 85. №25. P. 5384-5587.
http://www.pa.msu.edu/cmp/csc/ntproperties/
Meyyappan M. Carbon nanotubes: Science and applications. CRC Press. Boca Raton. London, New York, Washington. D.C. 2005.
Mauron P. Growth mechanism and structure of carbon nanotubes. PhD thesis, Universität Freiburg (Diss-Mauron.pdf on CD). 2003.
Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon // Nature (London). 1991. V. 354. P. 56-58.
Harris P.J.F. at all. High-resolution electron microscopy studies of a microporous carbon produced by arc-evaporation // J. Chem. Soc. Faradey Trans. 1994. V. 90. №18. P. 2799-2802.
Heer W.A., Ugarte D. Carbon onions produced by heat treatment of carbon soot and their relation to the 217,5 nm interstellar absorption feature // Chem. Phys. Lett. 1993. V. 207. P. 480-486.
Патент РФ №2218299 «Способ получения углеродных нанотрубок», B82B3/00, C23C14/35, заявлено: 17.07.2002 г., опубликовано: 10.12.2003 г.
ПатентСША №2008/0124482 «Method and apparatus for producing single-wall carbon nanotubes» , класс 427/474, 977/844, опубликован 29.05.2008 г.
Guo T., Nikolaev P., Rinzler D., Tomanek D.T., Colbert D.T., Smalley R. Self-assembly of tubular fullerenes // J. Phys. Chem. 1995. V. 99 Р. 10694-10697.
Патент РФ №2305065 «Способ получения углеродных, металлических и металлоуглеродных наночастиц», B82B3/00, заявлено: 07.07.2005 г., опубликовано: 27.08.2007 г.
Патент РФ №2294892 «Способ получения углеродных нанотрубок», B82B3/00, заявлено: 11.07.2005 г., опубликовано: 10.03.2007 г.
Ivanov V. at all. Catalytic production and purification of nanotubules having fullerene-scale diameters. Carbon. 1995. V. 33. №12. P. 1727-1738.
Патент РФ №2306257 «Способ формирования нано(микро)систем из углеродных нанотрубок», B82B3/00, заявлено: 26.12.2005 г., опубликовано: 20.09.2007 г.
Европейскийпатент №1980529А1 «Process and apparatus for producing carbon nanotube», класс C01B31/02, опубликован: 15.10.2008 г.
Sohn J.I., Choi Chel-Jong, Lee S., Seong Tae-Yeon. Growth behavior of carbon nanotubes on Fe-deposited (001) Si substrates. Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78. №20. Р. 3130.
Couchman P.R., Jesser W.A. Thermodynamic theory of size dependence of melting temperature in metals // Nature. 1977. V. 269.
P. 481-483.

[1] Елецкий А.В. Углеродные нанотрубки // Успехи физических наук. 1997. Т. 167. №9. С. 945-971.

[2] Раков Э.Г. Нанотрубки и фуллерены. М.: Университетская книга. 2006.

[3] PanZ.W., Xie S.S., Chang B.H. etal. Verylongcarbonnanotubes // Nature (London). 1998. V. 394. P. 631-632.

[4] Hirahara H., Suenaga K., Bandow S. etal. One-dimensional metallofullerene crystal generated inside single-walled carbon nanotubes // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 85. №25. P. 5384-5587.

[5] http://www.pa.msu.edu/cmp/csc/ntproperties/

[6] Meyyappan M. Carbon nanotubes: Science and applications. CRC Press. Boca Raton. London, New York, Washington. D.C. 2005.

[7] Mauron P. Growth mechanism and structure of carbon nanotubes. PhD thesis, Universität Freiburg (Diss-Mauron.pdf on CD). 2003.

[8] Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon // Nature (London). 1991. V. 354. P. 56-58.

[9] Harris P.J.F. at all. High-resolution electron microscopy studies of a microporous carbon produced by arc-evaporation // J. Chem. Soc. Faradey Trans. 1994. V. 90. №18. P. 2799-2802.

[10] Heer W.A., Ugarte D. Carbon onions produced by heat treatment of carbon soot and their relation to the 217,5 nm interstellar absorption feature // Chem. Phys. Lett. 1993. V. 207. P. 480-486.

[11] Патент РФ №2218299 «Способ получения углеродных нанотрубок», B82B3/00, C23C14/35, заявлено: 17.07.2002 г., опубликовано: 10.12.2003 г.

[12] ПатентСША №2008/0124482 «Method and apparatus for producing single-wall carbon nanotubes» , класс 427/474, 977/844, опубликован 29.05.2008 г.

[13] Guo T., Nikolaev P., Rinzler D., Tomanek D.T., Colbert D.T., Smalley R. Self-assembly of tubular fullerenes // J. Phys. Chem. 1995. V. 99 Р. 10694-10697.

[14] Патент РФ №2305065 «Способ получения углеродных, металлических и металлоуглеродных наночастиц», B82B3/00, заявлено: 07.07.2005 г., опубликовано: 27.08.2007 г.

[15] Патент РФ №2294892 «Способ получения углеродных нанотрубок», B82B3/00, заявлено: 11.07.2005 г., опубликовано: 10.03.2007 г.

[16] Ivanov V. at all. Catalytic production and purification of nanotubules having fullerene-scale diameters. Carbon. 1995. V. 33. №12. P. 1727-1738.

[17] Патент РФ №2306257 «Способ формирования нано(микро)систем из углеродных нанотрубок», B82B3/00, заявлено: 26.12.2005 г., опубликовано: 20.09.2007 г.

[18] Европейскийпатент №1980529А1 «Process and apparatus for producing carbon nanotube», класс C01B31/02, опубликован: 15.10.2008 г.

[19] Sohn J.I., Choi Chel-Jong, Lee S., Seong Tae-Yeon. Growth behavior of carbon nanotubes on Fe-deposited (001) Si substrates. Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78. №20. Р. 3130.

[20] Couchman P.R., Jesser W.A. Thermodynamic theory of size dependence of melting temperature in metals // Nature. 1977. V. 269.
P. 481-483.

Abstract

How to cite

Related articles