Les nanotubes de carbone (NTC) sont synthétisés par différentes méthodes, le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) étant la plus répandue pour la production commerciale. Ce processus implique la décomposition d'hydrocarbures gazeux sur un catalyseur métallique à des températures élevées, généralement supérieures à 800°C, pour former des nanotubes de carbone. La qualité et le rendement des NTC peuvent être influencés par plusieurs paramètres, notamment la température, la pression, les débits de gaz et le type de catalyseur utilisé.
Dépôt chimique en phase vapeur (CVD) :
Dans le procédé CVD, un gaz précurseur, souvent un hydrocarbure comme le méthane ou l'éthylène, est introduit dans un réacteur contenant un catalyseur métallique, comme le fer, le cobalt ou le nickel. Le gaz est porté à haute température, ce qui entraîne sa décomposition et le dépôt de carbone sur les particules du catalyseur. Les atomes de carbone s'alignent alors en structures hexagonales, formant la forme cylindrique des nanotubes. La croissance des NTC peut être contrôlée en ajustant les paramètres du processus, qui comprennent le choix du catalyseur, la température et la composition du gaz.Dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) :
Une autre méthode, le PECVD, utilise le plasma pour améliorer le processus de dépôt, ce qui permet d'obtenir des températures plus basses (inférieures à 400°C) et potentiellement des NTC de meilleure qualité. Cette méthode est particulièrement utile pour déposer des NTC sur des substrats qui ne peuvent pas supporter des températures élevées, comme le verre ou certains polymères. L'utilisation du plasma augmente la réactivité des gaz, ce qui facilite la formation de NTC à des températures plus basses.
Matières premières vertes et déchets :
Les méthodes émergentes se concentrent sur l'utilisation de matières premières vertes ou de déchets pour synthétiser les NTC, dans le but de réduire l'impact sur l'environnement et d'utiliser les déchets. Par exemple, l'électrolyse du dioxyde de carbone dans des sels fondus peut produire des NTC, bien que la qualité du matériau produit soit sujette à caution. La pyrolyse du méthane, qui implique la décomposition thermique du méthane en hydrogène et en carbone solide, est une autre méthode prometteuse, en particulier lorsqu'elle utilise des déchets ou des sous-produits du méthane.
Le dépôt chimique en phase vapeur par catalyse (CCVD) :
