Colloque

Croissance de nanotubes de carbone dans une torche à plasma DC avec catalyseur généré par l'érosion des électrodes

David Harbec

Jean-Luc Meunier

Raynald Gauvin

Membre a labase

David Harbec

Résumé du colloque

Des nanotubes de carbone (NTC) sont produits par la dissociation de tétrachloroéthylène (TCE, C2Cl4) injecté dans une torche à plasma DC non-transférée de 100 kW. Le plasma est généré dans un réacteur cylindrique de 40 cm de diamètre comportant la flexibilité de l’allonger jusqu’à 1 m. Le réacteur est opéré à pression contrôlée entre 100 et 800 torr. Le plasma est formé avec soit de l’hélium s’écoulant à 225 slpm ou de l’argon, à 100 slpm. Le TCE est préliminairement vaporisé et injecté dans la tuyère de la torche à l’aide d’un gaz d’entraînement inerte (argon, hélium) s’écoulant à 20 slpm. Le débit de TCE est fixé à 0.15 mol/min et des puissances de torche variant entre 30 et 65 kW sont utilisées. La croissance de NTC multi-parois a été observée dans les sections chaudes du réacteur. Des images FE-SEM et TEM ont démontré qu’une grande concentration de NTC avait été produite, ceux-ci ayant une longueur uniforme de l’ordre de 50 mm et un diamètre externe variant entre 5 et 50 nm. Un aspect très intéressant de cette technique de production demeure sa méthode d’injection des catalyseurs métalliques. Les vapeurs métalliques, provenant de l’érosion des électrodes de la torche à plasma, génèrent directement des nanoparticules de catalyseur métallique permettant une croissance auto-catalytique contrôlée des NTC sans l’apport d’un système d’injection externe de poudre métallique ou d’un matériau précurseur dans le jet de plasma. Dans le cas présent, des électrodes de tungstène ont été utilisées afin de créer le plasma et de fournir les vapeurs catalytiques. Des nanoparticules de tungstène de 10-20 nm de diamètre aux extrémités des NTC ont été observées par TEM et analyse élémentaire de composition. La caractérisation des échantillons de NTC, à simple et multi-parois, et des taux d’érosion des électrodes sont maintenant en cours. Les rendements de NTC seront corrélés avec les taux d’érosion et les paramètres d’opération du système. Dans le but de produire des NTC en grandes quantités, un intérêt majeur de ce procédé est la possibilité d’étendre son domaine de puissance de torche vers les mégawatts. Une technologie qui est présentement disponible.

Contexte

Section :

Science et ingénierie des plasmas

Thème du colloque :

Science et ingénierie des plasmas

Hôte : Université du Québec à Rimouski

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