ナノチューブはさまざまな方法で触媒として使うことができる。
そのひとつが電流を流す方法だ。
これにより、反応部位に接触する分子に電子を供与することができる。
この電子移動プロセスは化学反応を促進し、反応速度を速める。
ナノチューブは触媒としてどのように利用できるのか？- 7つの重要な洞察
1.合成方法
製造プロセスに関しては、ナノチューブはさまざまな方法で合成できる。
伝統的な方法には、レーザーアブレーションやアーク放電がある。
現在、商業的に最も一般的なプロセスは化学気相成長法（CVD）である。
改良型CVD法では、原料として一酸化炭素を使用する。
ナノチューブ製造のためにグリーン原料や廃棄物原料を利用することに焦点を当てた新しい分野がある。
例えば、溶融塩中で電気分解して回収した二酸化炭素は、グリーン原料からナノチューブを製造するのに利用できる。
メタンを直接熱分解して水素と固体カーボンブラック（ナノチューブを含む）にするメタン熱分解も、廃棄物や副産物のメタンを原料として利用する方法である。
2.原料の影響
原料の選択も合成プロセスに影響を与える。
メタンとエチレンは、カーボンナノチューブにドープする前の熱変換時に水素を必要とする。
一方、アセチレンを経由するナノチューブ合成では、触媒に対する還元作用を除けば、水素は重要な役割を果たさない。
水素濃度が比較的低い場合、水素は触媒を還元したり熱反応に関与したりすることで、メタンやエチレンを経由して合成されたカーボンナノチューブの成長を促進する可能性があることが観察されている。
さらに、エチレンを通して合成されたナノチューブの成長速度は、アセチレンを通して合成されたナノチューブに比べて高く、"重合類似の形成メカニズム "が示唆されている。
3.最適な滞留時間
ナノチューブの比較的高い成長率を達成するためには、最適な滞留時間を維持することが重要である。
滞留時間が短すぎると、十分な炭素源を蓄積できず、無駄が生じる可能性がある。
逆に、滞留時間が長すぎると、炭素源の補給が制限され、不要な副産物が蓄積される可能性がある。
4.グリーン・テクノロジー
ナノチューブは、グリーン・テクノロジーにおいても大きな可能性を秘めている。
コンクリート、フィルム、エレクトロニクスなどの用途に使用でき、そのユニークな特性は環境に優しいソリューションを提供する。
しかし、グリーン・テクノロジーにおけるナノチューブの主力市場は、リチウムイオン・バッテリーである。
脱炭素化の取り組みが自動車の電動化を推進する中、ナノチューブはリチウムイオン電池の導電性添加剤として重要な役割を果たしている。
ナノチューブは主に、導電性ペーストの一部として正極に使用される。
また、リチウム空気電池やリチウム硫黄電池などの次世代電池やリチウム金属負極でのナノチューブの使用も研究されている。
5.環境への影響
ナノチューブの環境影響を評価する際には、代替材料との比較が不可欠である。
導電性添加剤としてのカーボンナノチューブの場合、カーボンブラックやグラフェンと比較することができる。
カーボンブラックは一般的に、グラフェンやカーボンナノチューブに比べてキログラムあたりのCO2排出量が多く、複合材料への装填要件も高い。
さらに、ミシュランの研究によれば、ナノチューブ強化タイヤは他のナノカーボンと比べてナノ粒子の放出量が少ない。
一方、グラフェンには、エネルギー効率、必要水量、ハマーの製造方法のような過酷な化学薬品の使用という点で独自の課題がある。
6.持続可能な応用
全体として、触媒としてのナノチューブと、さまざまな産業におけるその応用は、持続可能で環境に優しい技術として大いに期待されている。
7.研究能力の強化
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