Angliavandenilių dujos (ypač metanas CH₂ ir etilenas C₂H₂) turi didelių pranašumų kaip anglies nanovamzdelių (CNT) pirmtakai cheminio nusodinimo garais (CVD) metoduose, daugiausia šiais aspektais:
1. Didelis anglies kiekis ir krekingo efektyvumas
- Didelis anglies- ir -vandenilio santykis: tokiose dujose kaip metanas (CH₄) yra didelis anglies - ir -vandenilio atomų santykis, todėl pirolizės metu efektyviai išskiria anglies atomus, todėl gaunama didelė anglies išeiga.
- Vidutinė krekingo temperatūra: CVD procese (700–1000 laipsnių) angliavandenilių dujos gali būti krekinguojamos ant katalizatoriaus paviršiaus, tiesiogiai sukuriant anglies atomus CNT augimui naudojant keletą šalutinių produktų (daugiausia vandenilio).
2. Stiprus procesų valdymas
- Lengvas dujų srauto greičio ir koncentracijos valdymas: reguliuojant angliavandenilių dujų ir nešančiųjų dujų (pvz., H₂, Ar) santykį, galima tiksliai valdyti anglies tiekimo greitį ir taip paveikti CNT skersmenį, sienelių skaičių ir augimo greitį.
- Platus augimo langas: skirtingos angliavandenilių dujos (pvz., metanas yra stabilus, etilenas labai reaktyvus) yra tinkamos įvairių tipų CNT (vienos-sienos / kelių{4}}sienių) auginimui.
3. Katalizatoriaus sinerginis poveikis
- Katalizatorių redukcija ir aktyvinimas: vandenilio atomai, susidarę krekingo angliavandenilių dujoms, palaiko sumažintą pereinamųjų metalų katalizatorių (pvz., Fe, Co, Ni) būseną, užkertant kelią jų oksidacijai ir deaktyvavimui.
- Vidutinis anglies tirpumas: per didelis anglies prisotinimas katalizatoriaus dalelėse skatina CNT antgalio arba pagrindo augimo režimą.
4. Produkto grynumas ir kokybė
- Keletas šalutinių produktų: krekingo metu daugiausia susidaro anglies ir vandenilio dujos, sumažinant priemaišų, pvz., amorfinės anglies, susidarymą (jei santykis tinkamai kontroliuojamas).
- Mažiau struktūrinių defektų: palyginti su deguonies-turinčiais anglies šaltiniais (pvz., etanoliu), angliavandenilių dujos sumažina defektus, atsirandančius dėl deguonies priemaišų, todėl skatinamas labai kristalinių CNT augimas.
5. Ekonominiai ir saugos aspektai
- Mažesnė kaina: metanas ir acetilenas yra šalutiniai naftos chemijos produktai, plačiai prieinami ir palyginti nebrangūs.
- Kontroliuojama sauga: dujų srauto greitis ir slėgis yra lengvai stebimi CVD procese, o šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas yra palyginti mažas (jei metanas visiškai suskaidomas, pagrindinis šalutinis produktas yra vandenilis).
6. Taikymo pritaikomumas
- Tinka pramoninei masinei gamybai: labai skystas dujines žaliavas lengva tiekti nuolat, todėl jos tinka didelės-gamybos įrangai, pvz., verdančiojo sluoksnio CVD.
- Galima naudoti kartu su kitomis dujomis: pavyzdžiui, įpylus nedidelį kiekį vandenilio, galima slopinti amorfinės anglies susidarymą, o įpylus nedidelį kiekį vandens garų galima nuvalyti katalizatoriaus paviršių („deguonies{1}}pagalba“ CVD).
