Hidrogen dan Karbon Monoksida Dapat Membuat Nanotube Karbon Lebih Mudah Diproduksi
KALBARNEWS.CO.ID (RUSIA) - Penggunaan
gas hidrogen dan karbon monoksida dapat meningkatkan efisiensi produksi tabung
nano karbon berdinding tunggal secara signifikan, bahan yang digunakan untuk
membuat panel surya, LED, dan detektor gas beracun. Demikian kesimpulan yang
diambil oleh para ilmuwan di Institut Sains dan Teknologi Skolkovo (Skoltech),
yang didasarkan pada hasil studi yang diterbitkan oleh Chemical Engineering
Journal. Tanggal 30.08.2024.
Bahan awal untuk memproduksi karbon nanotube adalah graphene, jaringan datar atom karbon dengan geometri sarang lebah. Dari segi struktur, karbon nanotube adalah lembaran graphene yang digulung menjadi silinder berongga yang mulus.
Nanotube berdinding tunggal dan ganda diproduksi sebagai bubuk, serat, dan lapisan tipis; keduanya berbeda dalam hal panjang, diameter, dan kiralitas, yaitu, tingkat "pergeseran" pola sarang lebah. Parameter ini memengaruhi sifat karbon nanotube. Misalnya, konduktivitas listrik bergantung pada kiralitas, yang sangat penting untuk perangkat elektronik dan optik transparan (laser, LED, sel surya).
Teknologi produksi utama dari karbon nanotube berdinding tunggal dan tipis adalah pengendapan uap kimia (CVD) yang merupakan proses yang digunakan untuk memperoleh bahan padat dengan kemurnian tinggi. Salah satu variasi pengendapan uap kimia adalah CVD aerosol, yang memungkinkan perolehan nanotube dalam satu tahap: aliran bahan baku karbon gas (hidrokarbon, karbon monoksida, etanol) dan prekursor katalis, khususnya ferosena, prekursor nanopartikel besi, dimasukkan ke dalam reaktor suhu tinggi.
Di bawah pengaruh suhu tinggi, prekursor katalis hancur menjadi nanopartikel
katalitik, dan sebagai hasilnya, sumber karbon terurai. Karbon diendapkan pada
permukaan partikel, dan kemudian nanotube mulai terbentuk, yang setelah
penyaringan membentuk kisi dua dimensi – lapisan tipis dari karbon nanotube
satu lapis.
Untuk mempercepat pertumbuhan nanotube, para peneliti biasanya memasukkan karbon dioksida, air, dan senyawa sulfur ke dalam reaktor CVD, yang antara lain, meningkatkan aktivitas katalitik. Para ilmuwan Skoltech mencoba menggunakan hidrogen sebagai akselerator.
“ Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa memasukkan hidrogen ke dalam lingkungan karbon monoksida dapat memicu reaksi tambahan yang akan menghasilkan pembentukan karbon, yang sejalan dengan reaksi Boudoir [disproporsionasi karbon monoksida menjadi karbon dioksida: CO + CO → C + CO 2 — hidrogenasi CO: CO + H 2 → C + H 2 O]. Kami telah sampai pada kesimpulan bahwa solusi ini dapat berhasil dalam kasus kami ,” Skoltech mengutip Ilya Novikov, seorang mahasiswa pascasarjana.
Para penulis menemukan bahwa dengan konsentrasi hidrogen 10%, produktivitas sintesis karbon nanotube berdinding tunggal meningkat 15 kali lipat, tanpa penurunan sifat-sifatnya sebagai konduktor transparan. “
Setelah mempelajari teknologi
pertumbuhan nanotube dengan spektroskopi optik dan mikroskopi elektron,
serta termodinamika proses secara terperinci, kami menarik kesimpulan bahwa
hasil yang luar biasa tersebut dicapai berkat hidrogenasi karbon monoksida ”
Skoltech mengutip Albert Nasibulin, kepala Laboratorium Nanomaterial.
Para ilmuwan juga
mempelajari berbagai mode suhu sintesis nanotube. Ternyata pada suhu yang
relatif rendah, hidrogen memberikan peningkatan aktivitas katalitik yang
signifikan, sehingga jumlah tabung pada output meningkat secara signifikan.
Sebaliknya, pada suhu tinggi, hidrogen mempercepat pertumbuhan nanotube,
sehingga memungkinkan produksi nanotube panjang dengan konduktivitas film yang
tinggi. (Tim Liputan)
Editor : Aan
