Παραμετρική ανάλυση ανάπτυξης νανοσωλήνων άνθρακα μέσω χημικής εναπόθεσης ατμών - Μποσμή, Μαργαρίτα (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών (ΙΙΙ), 2016)
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.