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Univ. Paris-Saclay
Etude des mécanismes de croissance de nanotubes de carbone alignés
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Etude des mécanismes de croissance de nanotubes de carbone alignés

Schéma du réacteur spécifique développé pour la synthèse de NTC suivie en DRX (à gauche). Représentation schématique d'un NTC et de ses phases à base de fer.

Pour continuer à améliorer les procédés de fabrication de tapis de nanotubes alignés (VACNT), une meilleure compréhension des mécanismes de croissance est nécessaire. L’évolution chimique et structurale des particules catalytiques pendant la synthèse, reste assez difficile à déterminer. En effet, la composition chimique et la structure des particules sont probablement très différentes pendant les phases de synthèse (température élevée, atmosphère avec très peu d’oxygène, …) et les phases de refroidissement. Des analyses in situ sont donc nécessaires pour comprendre les mécanismes de croissance. Si avec le procédé en une étape, la mise en œuvre de telles analyses reste trop complexe, il est possible d’y parvenir en développant des équipements dédiés.

En 2015, nous avons ainsi mis en évidence, par des analyses in situ en DRX pour la croissance de VACNT à 850°C, que les nanoparticules de Fe3C sont probablement à l’origine de la nucléation des NTCs et de la croissance et que le Fe3C se transforme en γ-Fe et en C. Les nanoparticules de γ-Fe se détachent de la particule mère à la base du CNT et sont piégées dans le cœur du NTC

In situ time resolved wide angle X-ray diffraction study of nanotube carpet growth: Nature of catalyst particles and progressive nanotube alignment
P. Landois, M. Pinault, S. Rouzière, D. Porterat, C. Mocuta, E. Elkaim, M. Mayne-L’Hermite et P. Launois, Carbon 87 (2015) 246.

 

Fort de cette expérience, nous souhaitons actuellement approfondir les mécanismes à l’œuvre dans la phase gazeuse réactive qui se produisent pendant la synthèse. Un spectromètre de masse a ainsi été récemment implanté sur un réacteur de CVD afin d’étudier la phase gazeuse in situ et de connaître l’évolution de sa composition chimique au cours de la croissance des nanotubes.

 
#2892 - Màj : 04/09/2018

 

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