[發明專利]管徑均勻的碳納米管陣列及其生長方法

有效

• 申請號: 201310714065.8
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103771389A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 董紹明;甄琦;闞艷敏;胡建寶;高樂
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司 31229
• 代理人: 劉秋蘭

1.一種管徑均勻的碳納米管陣列，其特征在于，該碳納米管陣列的高度為100～350μm，管徑為8～20nm，管徑標準差小于3nm。

2.根據權利要求1所述的碳納米管陣列，其特征在于，管徑為10～15nm。

3.一種生長權利要求1所述的碳納米管陣列的方法，其特征在于該方法依次包括如下步驟：

步驟A)在一金屬箔片上依次沉積緩沖層和催化劑層，從而形成一具有三層結構的復合基底；

步驟B)將復合基底置于化學氣相沉積管式爐中，在惰性氣體氣氛下升溫至600～650℃；然后關閉惰性氣體，通入還原氣體，于3～20kPa低壓下，對復合基底上的催化劑進行還原處理；

步驟C)升溫至650～700℃，通入由惰性氣體、氫氣和碳源氣體組成的混合氣體，于15～40kPa低壓下，采用化學氣相沉積法在復合基底上原位生長碳納米管陣列；

步驟D)在惰性氣體氣氛下冷卻至室溫。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟A)中，采用真空電子束蒸發法在所述金屬箔片上依次沉積緩沖層和催化劑層；所述金屬箔片為鉭箔片；所述緩沖層為氧化鋁緩沖層，厚度為15～30nm，優選20nm；所述催化劑層為鐵或鎳催化劑層，厚度為5～10nm優選8nm。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟B)中，復合基底在惰性氣體氣氛下以10～15℃/min的速率升溫至600～650℃。

6.根據權利要求3或5所述的方法，其特征在于，步驟B)中，于5～10kPa低壓下，對復合基底上的催化劑進行還原處理。

7.根據權利要求3或5所述的方法，其特征在于，步驟B)中，所述惰性氣體為氬氣；所述還原氣體為氫氣或氨氣優選為氫氣，處理時間為5～35min優選10～25min。

8.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟C)中，于20～30kPa低壓下，采用化學氣相沉積法在復合基底上原位生長碳納米管陣列。

9.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟C)中，所述惰性氣體為氬氣，所述碳源氣體為乙炔；惰性氣體:氫氣:碳源氣體的流量比為14sccm:6sccm:1～3sccm，生長時間為30～60分鐘。

10.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟D)中，所述惰性氣體為氬氣，在惰性氣體氣氛下，于1～10kPa低壓下，先以10～15℃/min的速率降溫至500～550℃，然后自然冷卻至室溫。