Herstellung von carbon nanotubes für Anwendungen in der Wasserstofftechnologie und chemischen Sensorik

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Herstellung von carbon nanotubes für Anwendungen in der Wasserstofftechnologie und chemischen Sensorik
Projektleitung Marion Wienecke , Prof. Dr. rer. nat. habil.
Kürzel
Projektbeginn 01. September 2002
Projektabschluss 29. Februar 2004
Projektpartner
Projektbeteiligte Institut für Oberflächen- und Dünnschichttechnik ,
Projektmittel 106000 €
Mittelgeber BM M-V-Projekt  (Team-FH)
Fakultät(en)
Forschungsschwerpunkte(e) Produktentwicklung
Hyperlink http://www.hs-wismar.de/ifod

Inhalt

Kohlenstoff-Nanoröhren (carbon nanotubes – CNT) sind neue Nanomaterialien mit einer hohen Festigkeit und hoher elektrischer Leitfähigkeit und haben insbesondere aufgrund ihrer Abmessungen und Struktur eine sehr große spezifische Oberfläche. Dies macht sie zu aussichtsreichen Materialien für Anwendungen in der chemischen Sensorik und für die Herstellung von Membran-Elektroden für Brennstoffzellen. Mit Hilfe dieses Fördervorhabens haben wir die Grundlagen dafür geschaffen, dass Nanotubes für spezielle Anwendungen auf dem Gebiet der Elektrochemie hier in Mecklenburg-Vorpommern produziert werden können. Mit den hergereichten Fördermitteln haben wir eine Anlage für thermische CVD (chemische Gasphasenabscheidung, chemical vapour deposition) aufgebaut.

Im Rahmen des Vorhabens wurden technologische Parameter erfasst und erreichbare Materialqualitäten charakterisiert. Die MWNTs sind frei von amorphen Ablagerungen, haben bambusartige Morphologie und sind größenselektiert mit etwa 60 nm Durchmesser. Die MWNTs werden mittels Ethanol-Zersetzung hergestellt, indem Stickstoff durch ein Ethanol-Reservoir (Raumtemperatur) geleitet wird und dieses Gasgemisch im Reaktor pyrolysiert wird. Optimale Bedingungen hierfür fanden wir bei einer Wachstumstemperatur von 850°C unter atmosphärischem Druck. Das Aufheizen der Substrate im Reaktor erfolgte an Luft, d.h. unter Anwesenheit von O2, N2 and CO2.

Mit dieser einfachen Methode haben wir reproduzierbar mit MWNTs beschichtete Substrate erzeugt, für die wir in naher Zukunft vielversprechende Anwendungsgebiete auf dem Gebiet der Sensorik sehen. Wir haben unter diesen Bedingungen eine Wachstumsrate von 0,15 mg/cm2h festgestellt. Dies stimmt größenordnungsmäßig mit Angaben in der Literatur überein und die gefundenen Prozessparameter können leicht für größere Ausbeuten skaliert werden.