Düşük yoğunluklu polietilenden karbon nanotüp üretimi: katalizör geliştirme, modelleme ve saflaştırma

Bu çalışmada, plastik atıklardan çok duvarlı karbon nanotüp üretimi amacıyla Fe-Ni/Olivin katalizörü kullanılarak kimyasal buhar çöktürme yöntemiyle sentez yapılmış, parametreler optimize edilmiş ve nanotüpler karakterize edilmiştir. İlk aşamada, Fe-Ni/Olivin katalizörleri farklı Fe:Ni oranlarında emdirme yöntemiyle sentezlenmiş ve XRF, TG/DTA, XRD, BET ve SEM-EDS analizleriyle karakterize edilmiştir. Sonuçlar, katalizörlerin homojen metal dağılımına ve yüksek termal kararlılığa sahip olduğunu göstermiştir. Sentez aşamasında karbon kaynağı olarak düşük yoğunluklu polietilen kullanılmış ve sentez koşulları merkezi kompozit tasarım yöntemi ile optimize edilmiştir. Yanıt yüzey metodolojisi ile sıcaklık, süre, taşıyıcı gaz akış hızı ve Fe:Ni oranının karbon verimine etkisi değerlendirilmiş; 700 °C, 25 dakika, 0,0045 m³/saat N₂ akış hızı ve 4:1 Fe:Ni oranı optimum koşullar olarak belirlenmiştir. Optimum koşullarda sentezlenen çok duvarlı karbon nanotüpler XRD, SEM, TEM, RAMAN ve TG analizleriyle incelenmiştir. Saflaştırma işlemleri HNO₃ ve HCl ile gerçekleştirilmiş, farklı asit oranlarının yapısal ve kimyasal özelliklere etkisi incelenmiştir. En uygun saflaştırma, 4:2 HNO₃:HCl oranı, 80 °C ve 4 saat koşulunda elde edilmiştir. Çalışma sonucunda, Fe-Ni/Olivin katalizörü, yüksek katalitik aktivite ve termal kararlılık göstererek optimize koşullarda verimli ve sürdürülebilir çok duvarlı karbon nanotüp üretimi sağlamıştır.