[發(fā)明專利]一種碳納米管離子型電泳液的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910305450.0
• 申請日: 2009-08-10
• 公開（公告）號: CN101629317A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發(fā)明（設計）人: 葉蕓;郭太良;段麗;鄭可爐
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C25D15/00
• 分類號: C25D15/00;C25D13/02
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發(fā)明屬于碳納米管電泳液技術領域，更具體涉及一種碳納米管離子型電泳液的制備方法。

背景技術

場發(fā)射顯示器是顯示與真空微電子相結合的產(chǎn)物，是一種具有廣闊應用前景的平板顯示器件，具有陰極射線管的高清晰圖像質量，液晶顯示器的薄度及等離子體顯示屏的大面積等優(yōu)點。

碳納米管是一種新型碳材料，具有很大徑比和極小的尖端曲率半徑，在一定電場下可以獲得一個很大的場增強因子，是已知最好的場發(fā)射材料，以碳納米管作為陰極材料來制備場發(fā)射顯示器，首先必須制備均勻的碳納米管陰極薄膜。在基底電極上制備碳納米管薄膜的方法主要有主要有化學氣相沉積法、絲網(wǎng)印刷法以及電泳沉積法。化學氣相沉積法，是在基底電極表面生長碳納米管，通過控制沉積催化劑顆粒的大小、密度等來獲得定向的碳納米管薄膜，但是，由于碳納米管的生長溫度高于550℃，難以在普通玻璃基底上實現(xiàn)大面積碳納米管薄膜的制備。絲網(wǎng)印刷法是將碳納米管漿料轉移至基底電極上，可獲得大面積的碳納米管薄膜，該法工藝簡單，但碳納米管被有機漿料包覆，大大限制了碳納米管的場發(fā)射均勻性。采用電泳沉積法制備碳納米管陰極既可避免化學氣相沉積生長所需的高溫條件，又可避免印刷過程中碳納米管陰極材料被有機漿料包覆的現(xiàn)象，具有設備簡單、成膜快的優(yōu)點，適宜大規(guī)模生產(chǎn)，并且對襯底材料、面積沒有原理性限制。目前，碳納米管電泳液主要分為無機型和有機型。無機型碳納米管電泳液一般采用水作為分散介質，成本低，但是水在電泳過程中易發(fā)生水電解反應，導致沉積的碳納米管薄膜附著弱，均勻性差。而有機型是將碳納米管分散在乙醇、異丙醇及丙酮等有機溶劑配制成懸浮電泳液，在電泳過程中需要添加鎂、鋁、鑭等離子鹽類作為碳納米管的載體，可避免水電解副反應。但是醇類有機溶劑一般有毒，且揮發(fā)性強，制約了電泳法在碳納米管場發(fā)射陰極中的實際應用。

US2003/0102222號美國發(fā)明專利申請公開，該發(fā)明是將碳納米管與醇類有機溶劑配制成懸浮電泳液，并加入鎂、鋁、鑭等離子鹽類作為荷電鹽，將待沉積的陰極基板與陽極電極放置于該電泳液中，并向所述電極施加直流或交流電壓。

離子液體具有高熱穩(wěn)定性、高電化學穩(wěn)定性、可忽略的蒸氣壓、寬的液態(tài)溫度區(qū)間、可調控的對極性及非極性的良好溶解性等優(yōu)良性質。它能夠替代傳統(tǒng)有機溶劑介質進行化學反應，特別是電化學反應，實現(xiàn)電泳過程的環(huán)保綠色化。此外，離子液體對于碳納米管具有很好的分散性(Fukushima?T.，et?al，Science，2003，300：2072)，在碳納米管場發(fā)射陰極的電泳過程中引入離子液體，有利于提高碳納米管在基底電極上分散的均勻性。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種碳納米管離子型電泳液的制備方法，解決現(xiàn)有技術中以水作為分散介質在電泳過程中易發(fā)生水電解反應，導致沉積的碳納米管薄膜附著弱，均勻性差；而采用有機溶劑又有毒性，強揮發(fā)性，制約了電泳法在碳納米管場發(fā)射陰極中的實際應用的技術問題，本發(fā)明以離子液體為分散介質，利用離子液體的高電導率和低蒸氣壓，獲得工藝簡單、環(huán)境友好、且分散均勻的碳納米管電泳液，且電泳液不易變質、損失小、可循環(huán)使用、成本低等優(yōu)點，因此工業(yè)化前景廣闊。

本發(fā)明的碳納米管離子型電泳液的制備方法，其特征在于：將碳納米管進行敏化、純化處理后，與乙基纖維素一起分散在離子液體中，得到碳納米管離子型電泳液；所述的離子液體是一種有機陽離子和一種無機陰離子、或幾種有機陽離子和幾種有機陰離子組成的離子液體。

本發(fā)明的有益效果是：方法可以避免普通電泳液在電泳過程中的水電解副反應及有機溶劑的揮發(fā)性，而提供一種碳納米管離子型電泳液的制備方法。利用離子液體的高電導率和低蒸氣壓，獲得工藝簡單、環(huán)境友好、且分散均勻的碳納米管電泳液，且電泳液不易變質、損失小、可循環(huán)使用、成本低等優(yōu)點，因此工業(yè)化前景廣闊，如可以用于并可應用于在場發(fā)射顯示器(FED)領域的陰極材料，傳感器，電極等。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1合成的碳納米管離子型電泳液靜置60d的照片。

圖2為本發(fā)明實施例1電泳沉積的碳納米管陰極的掃描電鏡照片。

圖3為本發(fā)明實施例1電泳沉積的碳納米管陰極的發(fā)光圖片。

具體實施方式

本發(fā)明中：

采用的碳納米管為單壁碳納米管、雙壁碳納米管或多壁碳納米管中的一種或幾種混合物。