Comparative study on effect of iron oxide doped alumina-based catalysts via sol-gel and LFS methods on CNTs growth by methane decomposition

• Autorzy: Zhang X. , Nikkanen J. P. , Kanerva T. , Levanen E. , Mantyla T.

Warianty tytułu

PL

Porównawcze badania nad wpływem katalizatorów opartych na tlenku glinu, domieszkowanych tlenkiem żelaza, otrzymanych metodami zol-żel i LFS na wzrost nanorurek węglowych z rozkładu metanu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

By using the sol-gel technique and the liquid flame spray method (LFS), three different iron oxide doped alumina-based catalysts (Catalysts A, B and C) were prepared by using iron nitrate and ferrocene as the iron source. Multiwalled carbon nanotubes were obtained by a decomposition of methane gas over Catalysts A and C, but not over Catalyst B. X-ray diffraction, transmission electron microscopy and the nitrogen adsorption /desorption test were used to compare the three different catalysts and discuss the influence of the different catalysts on the formation of the multiwalled carbon nanotubes.

PL

Wykorzystując technikę zol-żel i metodę rozpylania cieczy w płomieniu (liquid flame spraying, LFS) przygotowano trzy różne katalizatory (Catalyst A, B i C) oparte na tlenku glinu(III) i domieszkowane tlenkiem żelaza(III), przy czym jako źródło żelaza zastosowano azotan żelaza(III) i ferrocen. Poprzez rozkład metanu na katalizatorach Catalyst A i Catalyst C otrzymano wielościenne nanorurki węglowe, natomiast w przypadku katalizatora Catalyst B nanorurki nie powstały. Aby porównać trzy różne katalizatory i przedyskutować ich wpływ na proces powstawania wielościennych nanorurek węglowych wykorzystano rentgenowską analizę dyfrakcyjną, elektronową mikroskopię transmisyjną i badania adsorpcji/desorpcji azotu.

Słowa kluczowe

EN

sol-gel; liquid flame spraying; catalyst; nanotubes

PL

zol-żel; rozpylanie cieczy w płomieniu; katalizator; nanorurki

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 62, nr 4
• Strony: 525--528
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Zhang X.

autor

Nikkanen J. P.

autor

Kanerva T.

autor

Levanen E.

autor

Mantyla T.

• Tampere University of Technology, Department of Materials Science, P. O. Box 589, FIN-33101 Tampere, Finland,

Bibliografia

• 1. Bethune D.S., Kiang C.H., De Vries M.S., Gorman G., Savoy R., Vazquez, J., Beyers R.: „Cobalt-catalyzed growth of carbon nanotubes with single-atomic-layer walls”, Nature, 363, (1993), 605-607.
• 2. Guo T., Nikolaev P., Thess A., Colbert D.T., Smalley, R.E.: „Catalytic growth of single-walled nano-tubes by laser vaporization”, Chem. Phys. Lett., 243, (1995), 49-54.
• 3. Ren Z.F., Huang Z.P., Xu J.W., Wang J.H., Bush, P., Siegas M. P., Provencio, N.: „Synthesis of large arrays of well-aligned carbon nanotubes on glass”, Science, 282, (1998), 1105-1107.
• 4. Gan S., Chapline M.G., Franklin N.R., Tombler T.W., Cassen A.M., Dai H.: „Self-oriented regular arrays of carbon nanotubes and their field emission properties”, Science, 283, (1999), 512-514.
• 5. Fazle Kibria A.K.M., Mo Y.H., Nahm K.S., Kim, M.J.: „Synthesis of narrow-diameter carbon nanotubes from acetylene decomposition over an iron-nickel catalyst supported on alumina”, Carbon, 40, (2002), 1241-1247.
• 6. Kathyayini H., Willems I., Fonseca A., Nagy J. B., Nagaraju N.: „Catalytic materials based on aluminium hydroxide, for the large scale production of bundles of multi-walled (MWNT) carbon nanotubes”, Catal. Comm., 7, (2006), 140-147.
• 7. Tran K. Y., Heinrichs B., Colomer J. F., Pirard J. P., Lambert S.: „Carbon nanotubes synthesis by the ethylene chemical catalytic vapour deposition (CCVD) process on Fe, Co, and Fe-Co/Al2O3 sol-gel catalysts”, Appl. Catal. A, 318, (2007), 63-69.
• 8. Ciambelli P., Sannino D., Sarno M., Leone C., Lafont U.: „Effects of alumina phases and process parameters on the multiwalled carbon nanotubes growth”, Diamond Relat. Mater., 16, (2007), 1144-1149.
• 9. Wang J.: „Sol-gel materials for electrochemical biosensors”, Anal. Chim. Acta, 399, (1999), 21-27.
• 10. Corriu R., Mehdi A., Reye C.: „Nanoporous materials: a good opportunity for nanosciences”, J. Organomet. Chem., 689, (2004), 4437-4450.
• 11. Farag H.K., Endres F.: „Studies on the synthesis of nano-alumina in air and water stable ionic liquids”, J. Mater. Chem., 18, (2008), 442-449.
• 12. Karthikeyan J., Berndt C.C., Tikkanen J., Wang J.Y., King A.H., Herman H.: „Nanomaterial powders and deposits prepared by flame spray processing of liquid precursors”, Nanostruct. Mater., 8, (1997), 61-74.
• 13. Nikkanen J.P., Keskinen H., Aromaa M., Järn M., Kanerva T. Levänen E., Mäkelä J.M., Mäntylä T.: „Iron oxide doped alumina-zirconia nanoparticle synthesis by liquid flame spray from metal organic precursors”, Res. Lett. Nanotechnol., (2008), articles ID 516478, 4 pages.
• 14. Nikkanen J.P., Zhang X., Kanerva T., Rintala J., Pettersson M., Levänen E., Mäntylä T.: „Carbon nanotubes by catalytic decomposition of methane over alumina supported iron catalyst”, submitted to J. Cryst. Growth.
• 15. Nikkanen J.P., Harju M., Järn M., Linden J., Pettersson, Rintala J., Saarinen J., Kanerva T., Aromaa T., Mäkelä J.M., Levänen E., Mäntylä T: „The synthesis of the carbon nanotubes on the iron oxide doped alumina-zirconia nanopowder”, in manuscript.
• 16. Zhang X., Nikkanen J.P., Kanerva T., Pettersson M., Rintala J., Levänen E., Mäntylä T.: „Effect of iron catalyst supported on alumina by using different iron compounds on the formation of carbon nanotubes”, under preparation.
• 17. Amelinckx S., Zhang X.B., Bernaters D., Zhang X. F., Ivanov V., Nagy J.B.: „A structure model and growth mechanism for multishell carbon nanotubes”, Science, 267, (1995), 1334-1338.
• 18. Anderson P.E., Rodriguez, N.M.: „Growth of graphite nanofibers from the decomposition of CO/H2 over silica-supported iron-nickel particles”, J. Mater. Res., 14, (1999), 2912-2921.