[發明專利]碳納米管制備方法

有效

• 申請號: 200810066744.8
• 申請日: 2008-04-18
• 公開（公告）號: CN101559939A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 戴風偉;姚湲;張長生;白先聲;姜開利;范守善
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業(深圳)有限公司
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種納米材料的備方法，尤其涉及一種碳納米管的制備方法。

背景技術

碳納米管(Carbon?Nanotube，CNT)是一種新型碳材料，由日本研究人員Iijima在1991年在電弧放電的產物中發現，請參見″Helical?Microtubules?ofGraphitic?Carbon″，S.Iijima，Nature，vol.354，p56(1991)。碳納米管具有優良的綜合力學性能，如高彈性模量、高楊氏模量和低密度，以及優異的電學性能、熱學性能和吸附性能。隨著碳納米管螺旋方式的變化，碳納米管可呈現出金屬性或半導體性質。由于碳納米管的優異特性，因此可望其在納米電子學、材料科學、生物學、化學等領域中發揮重要作用。

目前，制備碳納米管的方法主要是化學氣相沉積法(CVD)。化學氣相沉積主要是運用過渡金屬或其氧化物作為催化劑，在相對較低的溫度下分解含碳的源氣體，在所提供的基底上生長碳納米管。

當碳納米管應用于場發射顯示器、電子槍、大功率行波管等器件時，因為場發射平面顯示點陣的尋址要求具有良好的導電性且能夠承載較大電流的電極；電子槍、大功率行波管等器件的陰極也需要能承載較大電流的基底，而對于這些應用，金屬基底為最佳材料。

目前，由于碳納米管的生長多以過渡金屬為催化劑，由于這種過渡金屬催化劑易與其他金屬形成合金，從而使催化劑失去活性，導致無法正常生長碳納米管，因此碳納米管的生長多采用硅、二氧化硅、玻璃等材料作為基底，而無法在金屬基底上生長碳納米管。

Ch.Emmenegger揭示了一種在金屬基底上形成碳納米管陣列的方法，請參見“Carbon?nanotube?synthesized?on?metallic?substrate”，Ch.Emmenegger，Applied?Surface?Science，vol.162-163，P452-456(2000)。他們通過在鋁基底上涂敷上硝酸鐵(Fe(NO₃)₃)，通過熱處理使Fe(NO₃)₃涂層形成納米級氧化鐵(Fe₂O₃)顆粒，以納米級的Fe₂O₃顆粒為催化劑，然后通入乙炔碳源氣與保護氣體的混合氣體使碳納米管陣列長出。但是，由于Fe₂O₃導電性能較差，使碳納米管與金屬基底的電性接觸較差，限制了碳納米管作為電子器件的應用。且，該方法需要經過熱處理將過渡層處理為納米級顆粒催化劑，增加了在金屬基底上生長碳納米管的工藝步驟，使成本較高。

因此，確有必要提供一種碳納米管的制備方法，該方法可在金屬基底上直接生長碳納米管，無須在金屬基底與碳納米管之間增加過度層或催化劑，工藝簡單，成本較低，適合大量生產。

發明內容

一種碳納米管的制備方法，其包括以下步驟：提供一銅基底，對銅基底的表面進行拋光處理；將拋光處理后銅基底置于一加熱爐中，通入保護氣體后，加熱至400℃-800℃；向加熱爐中通入碳源氣，在400℃-800℃下生長碳納米管。

與現有技術相比較，本技術方案所提供的碳納米管的制備方法，可直接在金屬銅上生長碳納米管，且無須在金屬銅和碳納米管之間增加過渡層，工藝簡單，成本較低，適合大量生產。

附圖說明

圖1是本技術方案實施例的碳納米管的制備方法的流程圖。

圖2是本技術方案實施例所制備的碳納米管的掃描電鏡照片。

圖3是本技術方案實施例所制備的碳納米管的透射電鏡照片。

具體實施方式

以下將結合附圖及具體實施例詳細說明本技術方案所提供的碳納米管的制備方法。

請參閱圖1，本技術方案實施例提供一種制備碳納米管的方法，具體包括以下步驟：

步驟一：提供一銅基底，對銅基底的表面進行拋光處理。

所述拋光處理的過程包括以下步驟：

首先，采用一600目-800目的砂紙沿第一方向反復摩擦銅基底的表面3分鐘-5分鐘。而后，除去銅基底表面因摩擦產生的粉末。

其次，采用一1000目-1300目的砂紙沿第二方向反復摩擦銅基底的表面5分鐘-8分鐘。而后，除去銅基底表面因摩擦產生的粉末。

最后，采用一1500目-2000目的砂紙沿第一方向反復摩擦銅基底的表面10分鐘-15分鐘。而后，除去銅基底表面因摩擦產生的粉末。