Παραμετρική ανάλυση ανάπτυξης νανοσωλήνων άνθρακα μέσω χημικής εναπόθεσης ατμών

Μποσμή, Μαργαρίτα; Bosmi, Margarita

dc.contributor.author	Μποσμή, Μαργαρίτα	el
dc.contributor.author	Bosmi, Margarita	en
dc.date.accessioned	2016-08-26T08:30:55Z
dc.date.available	2016-08-26T08:30:55Z
dc.date.issued	2016-08-26
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43378
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.12941
dc.rights	Default License
dc.subject	Νανοσωλήνες άνθρακα	el
dc.subject	Σύνθεση καταλυτών	el
dc.subject	Μέθοδοι χαρακτηρισμού	el
dc.subject	Χημική εναπόθεση ατμών	el
dc.subject	Carbon nanotubes	en
dc.subject	Synthesis of catalysts	en
dc.subject	Characterization techniques	en
dc.subject	Chemical vapor deposition	en
dc.title	Παραμετρική ανάλυση ανάπτυξης νανοσωλήνων άνθρακα μέσω χημικής εναπόθεσης ατμών	el
dc.title	Analyse paramétrique de croissance de nanotubes de carbone (CNTs) par depôt chimique en phase vapeur (CVD)	fr
dc.title	Parametric analysis of CNT growth by the chemical vapor deposition method (CVD)	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Νανοφασικά υλικά και δομές	el
heal.classification	Carbon nanotubes	en
heal.classification	Nanophase materials	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/35b4ba931fa08f7ceaa57de2845252e1720169c3
heal.classificationURI	http://lod.nal.usda.gov/137942
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μία παραμετρική ανάλυση της ανάπτυξης νανοσωλήνων άνθρακα με την μέθοδο της χημικής εναπόθεσης ατμών. Οι παράμετροι που μελετήθηκαν είναι η θερμοκρασία αντίδρασης, η ογκομετρική παροχή των αερίων (αδρανούς αερίου και πηγής άνθρακα), η πρόδρομη ένωση του άνθρακα και ο καταλύτης. Αρχικά απαραίτητη ήταν η σύνθεση των καταλυτών που χρησιμοποιήθηκαν για την εκτέλεση των πειραμάτων. Οι καταλύτες που παρασκευάστηκαν ήταν σε στερεή κατάσταση σε μορφή σκόνης και η σύνθεση τους έγινε με την μέθοδο της εμβάπτισης. Συντέθηκαν τέσσερις καταλύτες με διαφορετικές περιεκτικότητες σε σίδηρο και μολυβδένιο. Ως υπόστρωμα των καταλυτών χρησιμοποιήθηκε ο ζεόλιθος. Οι ιδιότητες των καταλυτών διερευνήθηκαν χρησιμοποιώντας τις εξής τεχνικές: ρόφηση-εκρόφηση αερίου με την χρήση της εξίσωσης ΒΕΤ με σκοπό τον προσδιορισμό της ειδικής επιφάνειας και του μεγέθους των πόρων, περίθλαση ακτινών Χ με σκοπό την ανίχνευση των Fe και Μο λόγω της κρυσταλλικότητας τους και ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης με σκοπό την μελέτη της μορφολογίας της επιφάνειας των καταλυτών. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε μια σειρά πειραμάτων σε διαφορετικές συνθήκες ροής των αερίων και θερμοκρασίας του αντιδραστήρα, ενώ ως πρόδρομη ένωση χρησιμοποιήθηκε το ακετυλένιο και ως καταλύτης υπόστρωμα ζεολίθου με περιεκτικότητα σε σίδηρο 20% κατά βάρος. Από την διεξαγωγή των παραπάνω πειραμάτων προέκυψε το συμπέρασμα ότι οι βέλτιστες συνθήκες για την ανάπτυξη νανοσωλήνων άνθρακα αντιστοιχούν στη θερμοκρασία των 750 0C με ροή αερίων 300 ml/min. Τα δώδεκα δείγματα που συντέθηκαν στην πρώτη αυτή σειρά πειραμάτων χαρακτηρίστηκαν πλήρως με τις μεθόδους ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM), μικροσκοπίας διερχόμενης δέσμης (TEM), περίθλασης ακτινών Χ (XRD), θερμοσταθμικής ανάλυσης (TGA) και μέσω της φασματοσκοπίας Raman, προκειμένου να ταυτοποιηθεί το είδος των δομών που αποκτήθηκαν και η καθαρότητά τους. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν πειράματα στις προαναφερθείσες βέλτιστες συνθήκες, χρησιμοποιώντας τους υπόλοιπους καταλύτες που είχαν παρασκευαστεί. Συγκεκριμένα, ο πρώτος καταλύτης περιείχε 20% Fe και 4% Mo, ο δεύτερος καταλύτης περιείχε 67% Fe και ο τρίτος 67% Fe και 13 Mo. Ακολούθησε επίσης χαρακτηρισμός με SEM και XRD. Από τα παραπάνω πειράματα προέκυψε ότι ο καταλύτης με 20% Fe και 4% Mo παρουσίασε υψηλή καθαρότητα ως προς νανοσωλήνες και ο καταλύτης με 20% περιεκτικότητα σε σίδηρο οδήγησε στην υψηλότερη απόδοση σε άνθρακα και ενώ συγκεκριμένο δείγμα παρουσίασε τα καλύτερα μορφολογικά χαρακτηριστικά.	el
heal.abstract	This diploma thesis concerns a parametric analysis of CNT growth by the chemical vapor deposition method. The studied parameters are the reaction temperature, the flow rate of gases (inert gas and carbon source) and the carbon precursor and catalysts that are used. First of all, it was necessary to synthesize the appropriate catalysts for the conduction of the experiments. The catalysts were synthesized using the impregnation method in solid phase, in powder form; four catalysts were prepared using different contents of iron and molybdenium. Zeolite was used as the catalysts’ support. The characteristics of the catalysts were studied using Brunauer, Emmett and Teller (BET) method to determine their specific area and pore volume, X-ray diffractometry (XRD) to identify the Fe and Mo through their crystallized phase and Scanning Electron Microscopy (SEM) to study the surface morphology. Then, a series of twelve experiments were conducted in different temperatures and flow rates of the inlet. For the case of these experiments, a catalyst with 20% wt. Fe content absorbed in zeolite was used. From this series, the optimum conditions for CNT synthesis were proven to be 750°C and 300ml/min flow rate. The obtained samples were fully characterized using SEM, TEM, XRD and Raman spectrometry, in order to identify the structure of the produced carbon nanomaterials, as well as their purity. Furthermore, three more experiments were conducted in the optimum conditions, using three different catalysts. Specifically, the first catalyst contained 20% Fe and 4% Mo, the second catalyst 67% Fe and the third one 67% Fe and 13 Mo. These samples were characterisized using SEM and XRD and it was found that the catalyst with 20% Fe and 4% Mo led to CNTs with high purity and the catalyst with 20% Fe content led to the higher carbon yield and the best morphological characteristics of the obtained carbon nanostructures.	en
heal.advisorName	Χαριτίδης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Χαριτίδης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Αργυρούσης, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Βουγιούκα, Σταματίνα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών (ΙΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	84 σ.
heal.fullTextAvailability	true