[發明專利]一種在金屬集流器上原位生長碳納米管陣列的方法

有效

• 申請號: 201210489224.4
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102945950A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 冷越;董紹明;胡建寶;王震;丁玉生;何平;高樂;張翔宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38
• 代理公司: 上海海頌知識產權代理事務所(普通合伙) 31258
• 代理人: 何葆芳

1.一種在金屬集流器上原位生長碳納米管陣列的方法，其特征在于，包括如下步驟：

a)制備具有催化劑層/緩沖層/金屬箔三層結構的基底；

b)采用熱CVD法在上述基底上原位生長碳納米管陣列。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟a)包括如下操作：在金屬箔上采用電子束蒸發法依次沉積緩沖層和催化劑層。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，進行電子束蒸發沉積的工藝參數如下：在常溫、5.0×10^-8mbar壓強下以0.05nm/s的速率進行沉積。

4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述金屬箔的純度大于99.95%，厚度為20μm；所述催化劑層的厚度為0.9～17nm；所述緩沖層的厚度為12～50nm。

5.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述金屬箔為鉭箔、銅箔或鋁箔；所述催化劑層材料為鐵；所述緩沖層材料為氧化鋁。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟b)包括如下操作：

①將具有催化劑層/緩沖層/金屬箔三層結構的基底放入CVD爐中央加熱區，并在氬氣氣氛保護下升溫至550～750℃；

②關閉氬氣抽真空，然后通入氫氣，在純氫氣氣氛下進行熱處理，使催化劑層還原、裂解并聚集成液態顆粒；

③在氫氣、乙炔和氬氣的混合氣氛下生長碳納米管陣列；

④生長完畢，在氬氣保護下降溫至室溫。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：操作①中的升溫速率為5～20℃/min。

8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：操作②中的氫氣流速為30～80sccm，壓強為0.2～1.0MPa，熱處理時間為5～15分鐘。

9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：所述混合氣氛中的氫氣與乙炔的體積比為10:1～1:1。

10.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：操作③中的混合氣體的流速為150～250sccm，壓強為0.2～1.0MPa，生長時間為10～120分鐘。