[發明專利]碳納米管陣列的制備裝置及制備方法

有效

• 申請號: 200910250643.0
• 申請日: 2009-12-11
• 公開（公告）號: CN102092704A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 馮辰;劉亮
• 申請（專利權）人: 北京富納特創新科技有限公司
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82B3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種碳納米管陣列的制備裝置及制備方法。

背景技術

碳納米管是一種新型的一維納米材料，其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。隨著碳納米管碳原子排列方式的變化，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，而碳納米管陣列因其中的碳納米管排列整齊有序，使其更有利于工業應用。

形成碳納米管陣列的方法主要是化學氣相沉積法(CVD)。化學氣相沉積法主要是運用納米尺度的過渡金屬或其氧化物作為催化劑，在一定溫度下熱解碳源氣體來制備碳納米管陣列。目前化學氣相沉積法一般選用平面型的生長基底，而該平面型的生長基底由于受反應室尺寸的限制，其面積無法做到很大，從而使得生長于其上的碳納米管陣列面積也無法做到很大。

范守善等人于2007年12月26日公開的第CN101092234A號中國發明專利申請公布說明書中揭示了一種大面積生長碳納米管膜的方法。該方法具體為提供一筒狀基底，并在該基底的外表面上沉積一催化劑層；將該沉積有催化劑層的基底放置于一反應室內；向該反應室內通入保護氣體，使該反應室保持一預定氣壓；加熱反應室至一預定溫度；向反應室內通入碳源氣體，一預定時間后，在基底上得到一層碳納米管膜。該專利申請采用筒狀基底作為碳納米管膜生長的載體，使得一定容量空間的反應室內可容納更大面積的基底，從而實現碳納米管膜在較小反應室內的大面積生長。

然而，上述制備方法通過加熱反應室的方式加熱基底，當在筒狀基底的外表面生長碳納米管時，基底表面形成碳納米管膜后，熱量將通過該碳納米管膜傳遞到所述基底表面，由于碳納米管將會吸收一部分熱量，使得加熱基底上催化劑的時間變長，從而使得熱解碳源氣的速度減慢，最終使得生長碳納米管的速度減慢。隨著碳納米管生長高度的增加，這一現象將變得尤為明顯。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種基底的加熱速度較快、進而使碳納米管的生長速度較快的碳納米管陣列的制備方法及制備裝置。

一種碳納米管陣列的制備方法，其包括以下步驟：提供一筒狀基底，該筒狀基底具有一平滑的外表面，該外表面沉積有一催化劑層；提供一反應室，將該沉積有催化劑層的筒狀基底設置在該反應室內；提供一加熱裝置，使該加熱裝置設置于該筒狀基底的內部，并將所述反應室內的空氣排出，之后，采用該加熱裝置加熱該筒狀基底至一預定溫度；向該反應室內通入碳源氣體，從而在該筒狀基底上生長獲得一碳納米管陣列。

一種碳納米管陣列的制備方法，其包括以下步驟：提供一外表面具催化劑層的筒狀基底，將其設置于一通有保護氣體的反應室內；提供一加熱裝置，將其設置于上述筒狀基底內部，并將該反應室內的空氣排出，之后，采用該加熱裝置加熱該筒狀基底至一預定溫度；以及向該反應室內通入一預定分壓的碳源氣，從而在該筒狀基底外表面生長一碳納米管陣列。

一種碳納米管陣列的制備裝置，其包括：一反應室，該反應室包括一進氣口和一出氣口；一設置于該反應室內的一筒狀基底；其中，該碳納米管陣列的制備裝置進一步包括一設置于該筒狀基底內部的一加熱裝置。

相較于現有技術，本發明直接將加熱裝置設置于所述筒狀基底的通孔內部，使所述加熱裝置與所生長獲得的碳納米管陣列分別置于所述筒狀基底的兩側，從而使該加熱裝置所傳導的熱量不易被所生長的碳納米管或其他介質所吸收且可充分被所述基底所吸收。因此，該方法可使所述基底的加熱速度加快，并進一步使碳納米管的生長速度加快。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的碳納米管陣列的制備方法流程圖。

圖2為本發明實施例提供的碳納米管陣列的制備裝置示意圖。

圖3為本發明實施例提供的具有開口的筒狀基底剖視圖。

主要元件符號說明

筒狀基底????????10

外表面??????????12

催化劑層????????14

通孔????????????16

開口????????????18

反應室??????????20

進氣口??????????22

出氣口??????????24

支撐體??????????26

支架????????????28

加熱裝置????????30

碳納米管陣列????40

具體實施方式