I nanotubi di carbonio (CNT) sono eccellenti catalizzatori grazie alle loro proprietà strutturali uniche, all'elevata area superficiale e alla capacità di promuovere in modo efficiente specifiche reazioni chimiche. La loro struttura cilindrica, con diametri nella scala dei nanometri e lunghezze che vanno dai micrometri ai centimetri, offre un'elevata resistenza meccanica e un'ampia superficie per le reazioni catalitiche. L'uso di catalizzatori metallici nella sintesi dei CNT attraverso la deposizione catalitica da vapore chimico (CVD) consente la crescita di questi materiali a temperature più basse, migliorandone l'efficienza catalitica.
1. Proprietà strutturali uniche:
I nanotubi di carbonio hanno una struttura tubolare composta da atomi di carbonio disposti in un reticolo esagonale. Questa struttura non solo conferisce un'elevata resistenza meccanica, ma fornisce anche un'ampia superficie per le reazioni catalitiche. Il diametro su scala nanometrica e la lunghezza estesa dei CNT consentono un'elevata densità di siti attivi, fondamentali per i processi catalitici.2. Elevata area superficiale:
L'elevata area superficiale dei CNT è il risultato diretto della loro nanostruttura. Questa grande area superficiale è vantaggiosa per la catalisi, in quanto consente una maggiore interazione tra il catalizzatore e i reagenti. Nella sintesi dei CNT, la presenza di idrogeno a basse concentrazioni può favorire la crescita dei nanotubi di carbonio riducendo il catalizzatore o partecipando alla reazione termica, come osservato nello studio che ha coinvolto metano ed etilene. Questa interazione aumenta l'attività catalitica dei CNT.
3. Sintesi CVD catalitica:
L'uso di catalizzatori metallici nella crescita dei CNT tramite CVD catalitica è fondamentale. Questi catalizzatori facilitano la reazione del gas precursore sul substrato, consentendo la crescita dei CNT a temperature molto più basse di quanto sarebbe altrimenti possibile. Questo non solo rende il processo più efficiente dal punto di vista energetico, ma consente anche un migliore controllo delle proprietà dei CNT prodotti. I catalizzatori possono essere adattati per promuovere tipi specifici di reazioni, rendendo le CNT versatili in varie applicazioni catalitiche.4. Efficienza energetica e impatto ambientale:
Rispetto ad altri materiali a base di carbonio, come il nero di carbonio e il grafene, i CNT presentano vantaggi in termini di efficienza energetica e impatto ambientale. Il nero di carbonio, ad esempio, ha emissioni di CO2 più elevate e requisiti di carico più elevati nei compositi. I CNT presentano anche un minor rilascio di nanoparticelle in applicazioni come il rinforzo dei pneumatici, il che li rende una scelta più ecologica.
