[發(fā)明專利]一種在導(dǎo)電玻璃襯底上制備碳納米管的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811524803.1
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN109678358B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳夢詩
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C03C17/34
• 分類號(hào): C03C17/34;C03C17/22;C01B32/16
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發(fā)明屬于碳納米材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種在導(dǎo)電玻璃襯底上制備碳納米管的方法。將導(dǎo)電玻璃FTO放入食人魚溶液中浸泡，然后用去離子水沖洗至中性，得到干凈的導(dǎo)電玻璃FTO；將還原氧化石墨烯粉末加入松油醇和乙醇的混合溶劑中，超聲后攪拌Ⅰ；再加入乙基纖維素的乙醇溶液攪拌Ⅱ，再加入乙酰丙酮和OP乳化劑，攪拌至乙醇蒸干，制得碳納米管前驅(qū)體；采用微波法將碳納米管前驅(qū)體溶液印刷在洗凈的FTO上，在80～120℃干燥預(yù)處理，然后放置于密封的玻璃培養(yǎng)皿，在300～450℃下進(jìn)行燒結(jié)，制得碳納米管。碳納米管的長度為500nm～20um，直徑為8～15nm。該方法成本低且速度很快，可直接在FTO襯底上制備碳納米管。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于于碳納米材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種在導(dǎo)電玻璃襯底上制備碳納米管的方法。

背景技術(shù)

碳納米管具有獨(dú)特的一維納米結(jié)構(gòu)和高表而積，由于優(yōu)異的物理化學(xué)性能，碳納米管在太陽能電池、儲(chǔ)氫材料、傳感器等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。碳納米管幾種主要的制備方法,如催化裂解法、化學(xué)氣相沉積法、電弧法、水熱法、凝聚相電解生成法、電弧放電法等。生長方式中，催化裂解法是在600-1000℃的溫度及催化劑的作用下，使含碳?xì)怏w原料(如一氧化碳、甲烷、乙烯、丙稀和苯等)分解來制備碳納米管。其工藝復(fù)雜，需要極高溫條件制備，需要耗費(fèi)大量氣體原料，價(jià)格昂貴?；瘜W(xué)氣相沉積法一般需要襯底溫度達(dá)到700℃，該方法通常需要催化劑和生長促進(jìn)劑，這嚴(yán)重地限制了其實(shí)際應(yīng)用。電弧法需要在真空室中充入惰性氣體，在催化劑作用下通過石墨電極進(jìn)行電弧法反應(yīng)，其設(shè)備昂貴，工藝條件復(fù)雜。在襯底上制備碳納米管方法大致是在襯底上先沉積一層鐵、鈷或鎳等薄膜作為催化劑，然后直接生長碳納米管。其工藝復(fù)雜，設(shè)備價(jià)格昂貴，需要極高溫生長條件，限制了在其他不同襯底上的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供了一種在導(dǎo)電玻璃襯底上制備碳納米管的方法。該方法采用絲網(wǎng)印刷法，以還原氧化石墨烯作為碳源，乙基纖維素為聯(lián)結(jié)劑，乙醇松油醇為溶劑，OP乳化劑為乳化劑，制備碳納米管前驅(qū)體。將前驅(qū)體印刷在FTO玻璃導(dǎo)電面，在高溫條件下，氧化還原石墨烯受熱卷曲，通過乙基纖維素作為聯(lián)結(jié)劑，氧化還原石墨烯邊緣的懸空鍵鍵合，形成碳納米管。

本發(fā)明另一目的在于提供了上述方法制備的碳納米管。

本發(fā)明再一目的在于提供了上述制備的碳納米管的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種導(dǎo)電玻璃襯底上制備碳納米管的方法，包括以下將具體步驟：

S1.將導(dǎo)電玻璃FTO放入食人魚溶液中浸泡，然后用去離子水沖洗至中性，得到干凈的導(dǎo)電玻璃FTO；

S2.將還原氧化石墨烯粉末加入松油醇和乙醇的混合溶劑中，超聲后攪拌Ⅰ；再加入乙基纖維素的乙醇溶液攪拌Ⅱ，再加入乙酰丙酮和OP乳化劑，攪拌至乙醇蒸干，制得碳納米管前驅(qū)體；

S3.采用絲網(wǎng)印刷法將碳納米管前驅(qū)體印刷在洗凈的導(dǎo)電玻璃FTO上，在80～120℃干燥預(yù)處理，然后放置于密封的玻璃培養(yǎng)皿，在300～450℃下進(jìn)行燒結(jié)，制得碳納米管。

優(yōu)選地，步驟S1中所述浸泡的時(shí)間為8～12h，所述食人魚溶液為濃硫酸和30％過氧化氫的混合物。

優(yōu)選地，步驟S2中所述松油醇和乙醇的質(zhì)量比為1：(1～5)，所述還原氧化石墨烯的質(zhì)量和混合溶劑的體積比為(0.1～0.5)g：(10～20)ml。

優(yōu)選地，步驟S2中所述乙基纖維素的乙醇溶液的濃度為5～15wt％，所述混合溶劑和乙基纖維素的乙醇溶液的體積比為(1～2)：4。

優(yōu)選地，步驟S2中所述乙基纖維素的乙醇溶液、乙酰丙酮和OP乳化劑的體積比為(15～20)：0.3：0.3。