Síntesis de nanotubos de carbono mediante ccvd de acetileno en reactores de lecho fluidizado

Abstract

El estudio de los materiales nanocarbonosos, como los nanotubos y las nanofibras de carbono, ha atraído una considerable atención en los últimos años no solo por sus extraordinarias propiedades fisicas y químicas, sino también por la amplitud y versatilidad de sus potenciales aplicaciones. El interés sobre estos materiales sufrió un considerable impulso a raíz del descubrimiento de los nanotubos dé carbono de pared múltiple en 1991 y más tarde, de los nanotubos de pared simple en 1993. Desde entonces, y debido a las excepcionales propiedades de estos materiales, los nanotubos de carbono son una de las áreas más activas de investigación en nanociencia y nanotecnología. La fabricación de nanotubos de carbono de alta calidad y con un volumen de producción considerable es crucial si se desean explotar las propiedades que estos compuestos presentan. Una de las claves para las aplicaciones comerciales de los nanotubos de carbono radica en conseguir síntesis continuas y a escala lo suficientemente grande como para cubrir la demanda actual y futura del incipiente mercado. Por ello, la técnica más empleada en la producción de nanotubos de carbono a escala industrial es la descomposición catalítica de hidrocarburos, sobre todo en reactores de lecho fluidizado ya que con este tipo de reactores se puede conseguir, un mejor control la temperatura de operación, pérdida de carga y transferencia de materia y calor. En este trabajo se muestran los resultados obtenidos en la síntesis de nanotubos de carbono mediante la descomposición de acetileno sobre dos catalizadores, Co(6%)/Si02 y Co(4%)Fe(2%)/SiO2, en un reactor de lecho fluidizado. Se han estudiado cómo afectan diversas variables de operación como son la temperatura de reacción, composición de la alimentación y tiempo de reacción tanto a los nanotubos de carbono formados como a los productos gaseosos obtenidos durante la reacción. También se han realizado los estudios cinéticos de los dos catalizadores durante la reacción de formación de nanotubos de carbono en un sistema termogravimétrico con el fin de poder conocer el mecanismo de formación de estos materiales: Estos estudios cinéticos han llevado a plantear un modelo cinético de formación de nanotubos de carbono, que se ha aplicado al reactor de lecho fluidizado.