Nanotubos de carbono

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Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa Diagnóstico Laboratorial Avançado ACSP 3ºAno

CNTs – NANOTUBOS DE CARBONO
Docente: Filipe Luig Discentes: Hélia Ferreira nº 2009439 João Mafra nº 496807 2011/2012

Nanotubos de carbono – o que são?
 Tubos cilíndricos constituídos por arranjos hexagonais de

átomos de carbono  Cada extremidade pode ou não terminar num hemisfério debuckyball (C60)

Nanotubos de carbono – o que são?
 O termo “nanotubo” designa um destes cilindros com,

pelo menos, uma das suas dimensões à nanoescala

Podemos ter nanotubos com nanómetros de diâmetro (aprox. 1 nm) e nanómetros de comprimento ou nanómetros de diâmetro e micrómetros de comprimento, ou até mais.

Estrutura
Conceptualmente, podem ser vistos como folhas de grafeno enroladasaté formarem um cilindro.

Raio e ângulo de enrolamento determinam diferentes estruturas e, consequentemente, propriedades:
Estrutura armchair Estrutura zig-zag Estrutura quiral

Métodos de síntese de CNTs

 Descarga de arco eléctrico: ligar duas barras de grafite a uma fonte de energia, colocá-las a poucos mms de distância e ligar o interruptor. A 100A o carbono vaporiza e fica naforma de plasma quente. Alguma da parte vaporizada condensa nas paredes do tubo de reacção, outra parte vaporiza no cátodo.

 Deposição química da fase de vapor:

colocar o suporte, aquecer até cerca de 600ºC e adicionar lentamente gases com C, como CH4 ou CxHx. À medida que o gás se decompõem liberta os átomos de C que vão precipitar solidamente sem alterar a composição química e serecombinam na forma de nanotubos.

 Laser (vaporização): Bombardear grafite com

impulsos laser de elevada intensidade num reactor; este procedimento vai gerar C gasoso que forma de seguida os nanotubos na superfície fria do reactor à medida que o carbono vaporizado condensa.

Plasma Enhanced-chemical vapour deposition (PE-CVD)
 Plasma Enhanced - Considerado o 4ºestado da

matéria (gásionizado de elevado potencial – electricamente neutro)
 Difícil de controlar porque requer um estado ambiente muito particular. Permite produzir

superfícies muito finas com reactividade química muito particular.

Métodos de fabrico (cont.)
 Super-growth

CVD (water-assisted chemical vapor deposition): Modificação do método CVD em que a actividade e duração da catálise são incrementadas pelaadição de água no reactor de CVD. São produzidas florestas densas de nanotubos com mm de altura. *

 Ocorrem naturalmente, resultado da combustão de metano,

etileno e benzeno , apresentando no entanto várias irregularidades e impurezas. Mais recentemente está a desenvolver-se a produção por “combustão controlada”. **
Fontes: *http://www.sciencemag.org/content/306/5700/1362.abstract**http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009261401004353 http://144.206.159.178/ft/162/43533/790064.pdf http://www.patentstorm.us/patents/5985232.html

Tipos de CNTs
 SWCNTs
 MWCNTs
 Russian Doll  Parchment

 Torus

 Nanobud
 Graphenated carbon nanotubes (g-CNTs)  Carbon Peapod  Cup-stacked carbon nanotubes

Tipos de CNTs
Single-Walled Carbon Nanotubes (SWCNTs)Multi-Walled (MWCNTs) Carbon Nanotubes

 Uma única camada ou parede

 Mais que uma camada ou

parede

Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWCNTs)
Russian Doll MWCNTs Parchment MWCNTs
Folhas de grafeno organizadas em cilindros concêntricos Camada única de grafeno que é enrolada sobre si própria várias vezes

Tipos de CNTs
Torus
 CNT em forma de donut  Momento magnético depende

do raio dotorus e do nanotubo constituinte, assim como a estabilidade térmica e outras propriedades

Nanobud  Resultam da combinação de nanotubos de carbono com fulerenos (buckyball)

Tipos de CNTs
Graphenated carbon nanotubes (g-CNTs)
 Tipo híbrido de CNT com folhas de grafeno ligadas

quimicamente ao longo das paredes laterais. As folhas podem ser mais ou menos espessas e permitem aumentar a...
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