고결정성, 고순도, 특히 고종횡비(high aspect ratio)를 갖는 탄소나노튜브(CNT)의 연속 생산은 다양한 산업 응용 분야에서 CNT를 광범위하게 사용하는 가능성을 크게 높인다. 본 연구에서는 딥 인젝션 부유 촉매 화학기상증착(deep-injection floating catalyst chemical vapor deposition) 방법을 이용하여, 소형이며 균일한 촉매 입자 형성을 위한 새로운 유형의 촉매 전구체를 설계함으로써 고종횡비 CNT 합성을 수행하였다. 제자리 TEM(in situ TEM) 분석을 통해, 전자 인위성(electron-withdrawing) 특성을 갖는 기능기를 포함한 페로센 유도체는 페로센에 비해 더 높은 분해 온도를 가지는 것으로 관찰되었다. 새로운 촉매 전구체로서 아세틸-페로센(acetyl-ferrocene)은 페로센보다 더 높은 분해 온도를 갖는 페로센 유도체로, 더 작고 보다 균일한 촉매 입자의 형성을 통해 고순도 및 고종횡비의 CNT 합성에 기여한다. 또한 새로운 유형의 촉매 전구체의 사용과 황(sulfur) 주입량의 최적화를 통해 종횡비가 약 24,000에 이르는 초고종횡비 CNT를 합성할 수 있었으며, 이들의 응용에 대해 추가 정제 공정의 필요성이 낮았다(잔류 성분 <4%). • 다양한 페로센 유도체의 열적 분해 거동에 대한 제자리 TEM 관찰. • 페로센 유도체의 해리(dissociation) 메커니즘 예측을 위한 DFT 시뮬레이션. • 서로 다른 촉매 전구체의 사용은 합성 결과 및 최적 황 농도에 변화를 초래한다. • 고결정성(I_G/I_D ~ 54.9), 고순도(~97%), 고종횡비(~24,000)를 갖는 CNT가 합성되었다.
*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.