《Journal of Aerosol Science》：Understanding Catalyst Aerosol Dynamics in the Floating Catalyst Chemical Vapor Deposition Synthesis of Carbon Nanotubes
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•回顾了悬浮催化剂化学气相沉积过程中气溶胶的研究。•调查了研究催化剂颗粒和工艺产率的实验方法。•按照所考虑的现象，回顾了数值研究。•讨论了当前面临的挑战和未来研究方向的机会。引言悬浮催化剂化学气相沉积工艺（FCCVD）是连续生产高结晶度、低非碳纳米管杂质浓度的单壁和少壁碳纳米
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回顾了悬浮催化剂化学气相沉积过程中气溶胶的研究。
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调查了研究催化剂颗粒和工艺产率的实验方法。
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按照所考虑的现象，回顾了数值研究。
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讨论了当前面临的挑战和未来研究方向的机会。
引言
悬浮催化剂化学气相沉积工艺（FCCVD）是连续生产高结晶度、低非碳纳米管杂质浓度的单壁和少壁碳纳米管（SWCNTs、FWCNTs）最有前景的工艺。此类碳纳米管对于多种应用至关重要，如用于高性能复合材料和电力传输的大尺度碳纳米管材料（J.-W. Kim 等，2016；Taylor 等，2021）。高质量碳纳米管的应用可能通过减轻交通领域重量而提供性能提升，同时减少对钢、铝、铜和碳纤维等高排放工程材料的依赖（Pasquali & Mesters, 2021）。
FCCVD工艺本质上由两个部分组成：气相碳源和金属催化剂颗粒气溶胶。催化剂气溶胶作为碳纳米管的成核和生长位点，还可能促进碳源的分解（Nikolaev 等，1999；Satishkumar 等，1998；Sen 等，1997）。在FCCVD中，这两个部分紧密关联，因为高质量碳纳米管的生长开始和持续进行的前提是在反应体积中适宜数量的催化剂颗粒群体与适当浓度的碳源共存并接触。由于热化学环境和气溶胶群体在FCCVD反应器内随时间和空间演变，因此理解和控制两个工艺组成部分的动态至关重要，以便正确设计反应系统。不同化学物质在形成碳纳米管中的角色，以及常见碳源的高温反应已由碳纳米管、燃烧和解离领域进行了广泛研究（Kimura 等，2013；Ranzi 等，2014；Shi 等，2017）。尽管催化剂气溶胶群体至关重要，但它受到的关注明显较少。大多数直接研究FCCVD中催化剂气溶胶的出版物依赖非定量的描述性模型来提出气溶胶行为，试图解释所得碳纳米管的特征。
本综述的目标有两个。第一是向熟悉FCCVD反应器的读者介绍控制过程中催化剂颗粒群体动态的关键机制，并概述研究其行为的有效理论方法。第二是向气溶胶科学领域的读者介绍FCCVD工艺以及该主题现有的实验和理论文献，以突出工业气溶胶领域潜在的新研究方向。由于本综述的双重性质，附录中包含了所使用缩略语的表，供可能不熟悉所涵盖领域之一的读者参考。
章节片段
FCCVD工艺概述
大多数实验室FCCVD反应器遵循一种源于20世纪80年代中期气相生长碳纤维（VGCF）合成研究而发展出的设计模式（Endo, 1988；Tibbetts, 1983）。典型反应器由在近常压下外部加热的空管炉组成，气态或雾化液相反应物在一端注入，固态碳产物在另一端收集。高温工艺需要由石英或耐高温
来自合成后分析的描述性模型
催化剂气溶胶是FCCVD工艺中最关键的因素之一，因此在提出任何解释实验FCCVD结果的假设时都必须加以考虑。不幸的是，由于对在飞行中纳米尺度气溶胶进行有意义测量的困难性，FCCVD中催化剂气溶胶的直接研究具有挑战性。小于10 nm的感兴趣粒径对于通过光散射进行可靠的浓度测量（极限约300 nm）而言太小了，
CRediT作者贡献声明
Matteo Pasquali：写作–审阅与编辑、监督、经费获取。Adam M. Boies：写作–审阅与编辑。Michael W. J. Glerum：写作–审阅与编辑。Glen C. Irvin：写作–审阅与编辑、监督、经费获取。Arthur W. N. Sloan：写作–初稿、形式分析
未引用参考文献
Bogdanova 等，2023；Giesen 等，2004；Hoecker 等，2017；Kim 等，2014；Lee 等，2021；Nasibulin 等，2005；Pratsinis 等，1986；Zhang 等，2020；Zhang 等，2020。
利益冲突声明
?作者声明以下财务利益/个人关系，可能被视为潜在利益冲突：鉴于其担任《气溶胶科学杂志》编辑的角色，Adam Boies未参与本文的同行评审，也无法访问有关其同行评审的信息。本文的编辑流程全权委托给另一位期刊编辑。
致谢
本研究由NASA NSTRF资助计划# 80NSSC18K1172、ARPA-E资助计划DE-AR0001015和DE-AR0002045、工程和物理科学研究委员会资助计划G106952、DEP/S023593/1、英国研究与创新局资助计划105046、Robert A. Welch基金会资助计划C-1668、Kavli基金会探索奖纳米科学可持续发展 LS-2023-GR-51-2857、Novo Nordisk基金会CO2研究中心（CORC）资助计划编号NNF21SA0072700，以及Carbon Hub，一个非营利研究所
Arthur W.N. Sloan|Michael W.J. Glerum|Glen C. Irvin|Adam M. Boies|Matteo Pasquali
