Preparation of Carbon Nanotubes and Carbon Nanowires from Methane Pyrolysis over Pd/SPK Catalyst

Carbon nanotubes and nanowires were prepared by methane pyrolysis over Pd(5)/SPK catalyst by changing oxygen molar ratio in a fixed bed flow reactor under atmospheric condition and also analyzed by SEM and TEM. When the $CH_4/O_2$ molar ratio was 1, carbons were not almost deposited on the catalyst bed support, but when it was 2, carbons were deposited as much as plugging reactor. TEM and SEM images for the deposited carbons showed a number of single-walled carbon nanotubes and carbon nanowires. The growth mechanism of carbon nanotubes produced on the catalyst surface was the tip growth mode. It should be played an important role in carbon nanotubes and nanowires produced on the catalyst bed support to formate the carbon growth velocity vectors and nuclei of ring structure of carbon nanowires. SPK carrier was $N_2$ isotherm of IV type with mesopores, and excellent in the thermal stability.

Pd/SPK 촉매상에서 메탄의 열분해 반응으로부터 탄소 나노튜브 및 탄소 나노선의 제조

대기압 조건에서 고정층 상압 유통식 반응기를 사용하여 Pd(5)/SPK 촉매상에서 산소의 몰 비 변화에 따른 메탄의 열분해 반응으로부터 탄소 나노튜브 및 탄소 나노선을 제조하였으며, SEM과 TEM을 이용하여 분석하였다. $CH_4/O_2$의 몰 비가 1인 경우, 촉매층 지지대 표면상에 탄소가 거의 침적되지 않았으나, $CH_4/O_2$의 몰 비가 2인 경우에는 촉매층 지지대 표면상에 반응기를 봉쇄할 정도로 다량의 탄소가 침적되었다. 침적된 탄소를 SEM과 TEM을 통하여 분석한 결과 많은 수의 단일 벽 탄소 나노튜브와 탄소 나노선들이 만들어졌음을 확인할 수 있었다. 촉매 표면상에 침적된 탄소 나노튜브의 생성 메카니즘은 첨단성장방식이었고, 촉매 지지대 표면상에 만들어진 탄소 나노튜브 및 나노선들의 생성은 일정한 탄소 성장속도 벡터와 탄소 나노선의 링구조의 핵형성이 중요한 역할을 하였다. SPK 촉매 담체는 열 안정성이 우수하였으며, $N_2$ 흡착등온선은 중기공 세공이 잘 발달된 IV형이었다.