تُعد الأنابيب النانوية الكربونية النانوية (CNTs) محفزات ممتازة نظراً لخصائصها الهيكلية الفريدة ومساحة سطحها العالية وقدرتها على تعزيز تفاعلات كيميائية محددة بكفاءة. ويوفر هيكلها الأسطواني بأقطار في مقياس النانومتر وأطوال تتراوح بين الميكرومتر والسنتيمتر قوة ميكانيكية عالية ومساحة سطح كبيرة للتفاعلات التحفيزية. ويسمح استخدام المحفزات المعدنية في تخليق النانوتينات ثلاثية الأبعاد عن طريق الترسيب الكيميائي التحفيزي للبخار (CVD) بنمو هذه المواد في درجات حرارة منخفضة، مما يعزز كفاءتها التحفيزية.
1. الخصائص الهيكلية الفريدة:
تتميز الأنابيب النانوية الكربونية ببنية أنبوبية تتألف من ذرات كربون مرتبة في شبكة سداسية الشكل. ولا تضفي هذه البنية قوة ميكانيكية عالية فحسب، بل توفر أيضًا مساحة سطح كبيرة للتفاعلات التحفيزية. ويسمح قطر الأنابيب النانومترية النانومترية وطولها الممتد بكثافة عالية من المواقع النشطة، والتي تعتبر ضرورية للعمليات التحفيزية.2. مساحة سطحية عالية:
تُعد المساحة السطحية العالية لأنابيب النفثالينات CNTs نتيجة مباشرة لبنيتها النانوية. وتعد مساحة السطح الكبيرة هذه مفيدة للحفز لأنها تسمح بمزيد من التفاعل بين المحفز والمواد المتفاعلة. وفي عملية تخليق الأنابيب النانوية النانوية الكربونية، يمكن لوجود الهيدروجين بتركيزات منخفضة أن يعزز نمو الأنابيب النانوية الكربونية عن طريق تقليل المحفز أو المشاركة في التفاعل الحراري، كما لوحظ في الدراسة التي شملت الميثان والإيثيلين. ويعزز هذا التفاعل النشاط التحفيزي لأنابيب الكربون النانوية النانوية.
3. التوليف التحفيزي بالتقنية CVD:
يعد استخدام المحفزات المعدنية في نمو النانوتينات النفثالينات المدمجة عن طريق الحفز بالقطع القابل للسحب على الزجاج محوريًا. وتسهل هذه المحفزات تفاعل غاز السلائف في الركيزة، مما يتيح نمو ألياف CNTs في درجات حرارة أقل بكثير مما كان ممكنًا لولا ذلك. وهذا لا يجعل العملية أكثر كفاءة في استخدام الطاقة فحسب، بل يسمح أيضًا بالتحكم بشكل أفضل في خصائص النيتروز النفثالينات المدمجة المنتجة. ويمكن تصميم المحفزات لتعزيز أنواع محددة من التفاعلات، مما يجعل الألياف الضوئية CNTs متعددة الاستخدامات في مختلف التطبيقات التحفيزية.4. كفاءة الطاقة والأثر البيئي:
بالمقارنة مع المواد الأخرى القائمة على الكربون مثل أسود الكربون والجرافين، تُظهر رابع النفثالينات مزايا من حيث كفاءة الطاقة والأثر البيئي. فأسود الكربون، على سبيل المثال، لديه انبعاثات أعلى من ثاني أكسيد الكربون ومتطلبات تحميل أعلى في المركبات. كما تُظهر النانوتينات النانوية المهدرجة أيضًا انبعاثات أقل من الجسيمات النانوية في تطبيقات مثل تقوية الإطارات، مما يجعلها خيارًا أكثر صداقة للبيئة.
