[发明专利]一种基于氧化处理分离碳纳米管阵列与基板的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管阵列制备的后处理工艺，尤其涉及一种基于氧化处理分离碳纳米管阵列与基板的方法。

背景技术

自从1996年碳纳米管阵列首次制备以来，碳纳米管阵列一直是纳米领域的重点关注对象(Li W Z，et al.Science，1996，274(5293)：1701)。在碳纳米管阵列中，由于碳纳米管近似平行排列，具有近似的长度、取向、高纯度等优异特性，因而应用广泛。这种原生的碳纳米管阵列可以直接做成场发射材料，透明导电膜，膜材料，并能够进一步纺丝形成宏观超强纤维(姜开利等，专利公开号：CN1483667；魏飞等，专利公开号：CN1948144A，WO2008055421A1)。即使我们将阵列利用外场进行破坏，阵列状碳纳米管的长度优势仍然能够得以保持，从而使其相对聚团的多壁乃至单壁碳纳米管在力学、电学、导热复合材料等方面仍然具有十分显著的优势(Moisala A，et al.Composites Science and Technology，2006，66(10)：1285；魏飞等，专利公开号：CN1884058A，WO2008000163A1)。

从目前碳纳米管阵列制备方法来看，大部分采用化学气相沉积的方法。分别可以在多孔氧化硅模板(Li W Z，et al.Science，1996，274(5293)：1701)、玻璃基片(Ren Z F，etal.Science，1998，282(5391)：1105)、硅片(姜开利等，专利公开号：US2006269669A1，CN100376477C；Fan S S，et al.Science，1999，283(5401)：512)、石英基板(Andrews R，et al.Chemical Physics Letters，1999，303(5-6)：467；Murakami Y，et al.ChemicalPhysics Letters，2004，385：298)、陶瓷小球(魏飞等，专利公开号：CN1724343A、CN1312033C；Xiang R，et al.Chemical Vapor Depostion，2007，13(10)：533；Zhang Q，et al.Carbon，2008，46(8)：1152)等表面实现碳纳米管阵列的制备，制备结束后碳纳米管阵列生长在基板表面。碳纳米管和基板之间存在较强的相互作用，导致阵列和基板分离困难，而这种分离上的困难给阵列的连续制备带来了瓶颈。

目前对碳纳米管分离的研究多集中在后处理中的分离提纯，目的集中在去除碳纳米管生长时伴生的其他碳杂质，例如无定形碳，破损的石墨层结构等杂质。目前已经发展的分离分散碳纳米管的方法包括超声波技术(Niyogi S，et al.Journal of Physical Chemistry B，2003，107(34)：8799)、离心技术(Bandow S，et al.Applied Physics A-Materials Science& Processing，1998，67：23)、电泳技术(Doorn S K，et al.Journal of the AmericanChemical Society，2002，124：3169)、酸溶液加热氧化法(Dujardin E，et al.AdvancedMaterials，1998，10(8)：611)。这些分离方法多集中在碳纳米管的后期纯化和选择性分离方面，例如分离出一定长度的碳纳米管等。