[发明专利]碳纳米管结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管结构的制备方法。

背景技术

碳纳米管为一种具有特殊结构的一维纳米材料，它主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴中空圆管。碳纳米管于1991年由日本NEC公司研究人员意外发现，请参见：Helical microtubules of graphitic carbon, S. Iijima, Nature, vol.354, p56 (1991)。因为碳纳米管的优异特性，其潜在的应用一直受到人们广泛关注，尤其是在电子领域，由于碳纳米管的直径极小，大约几纳米至十几纳米，在较小的电场作用下就可以从其尖端发射电子，因而可用作场发射阴极发射体。

近年来，人们在纳米材料及其应用领域进行各种研究，尤其是对碳纳米管的生长方法及其应用。例如，李康雨等人于2005年10月12日申请于2009年12月9日公告的公告号为CN100568436的中国专利揭示了一种碳纳米管发射器件的制备方法，此发明利用PECVD（等离子体增强化学气相沉积）法在第一碳纳米管表面生长出垂直第一碳纳米管表面的第二碳纳米管，其包括下列步骤：先在形成有催化剂材料层的第一基板上生长多个第一碳纳米管；然后，从所述第一基板分离所述第一碳纳米管并将分离的碳纳米管浸入分散溶液；最后用所述分散溶液涂覆第二基板并且烘焙所述第二基板，使所述第一碳纳米管固定于第二基板；然后从所述第一碳纳米管表面生长第二碳纳米管。

但是，由于此发明需要将第一碳纳米管从第一基板上通过超声波分离，再浸入分散溶液进行分散，然后再涂覆于第二基板并烘焙，制备方法繁琐，工艺复杂。而且，第二碳纳米管与第一碳纳米管之间的结合力较弱，从而使得该碳纳米管发射器件使用过程中第二碳纳米管容易脱落。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种方法简单易行的碳纳米管结构的制备方法。

一种碳纳米管结构的制备方法，其包括以下步骤：提供一基底，该基底具有一生长面；在所述生长面设置一碳纳米管层，该碳纳米管层包括多个第一碳纳米管，且所述生长面通过该碳纳米管层部分暴露；沉积催化剂，从而在所述碳纳米管层的表面形成一第一催化剂，在所述生长面形成一第二催化剂；以及生长碳纳米管，在所述基底的生长面生长多个第二碳纳米管从而形成一碳纳米管阵列，且在所述碳纳米管层的表面生长多个第三碳纳米管而形成一碳纳米管丛。

一种碳纳米管结构的制备方法，其包括以下步骤：提供一基底，该基底具有一生长面；在所述生长面设置一碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括多个首尾相连的第一碳纳米管沿着平行于生长面的方向延伸，且所述碳纳米管膜具有多个空隙；沉积催化剂，从而在所述碳纳米管膜的表面形成一第一催化剂，在所述生长面形成一第二催化剂；将该设置有碳纳米管膜的基底置于一反应室；向反应室中通入碳源气体与保护气体的混合气体；以及加热所述设置有碳纳米管膜的基底生长碳纳米管。

相较于现有技术，通过生长碳纳米管丛将碳纳米管阵列和碳纳米管层固定在一起，可以将该碳纳米管层和该碳纳米管阵列从基底的生长面一体剥离，该方法简单易行，适合在工业上批量生长。

附图说明

图1 为本发明第一实施例提供的碳纳米管结构的制备方法的流程图。

图2为本发明第一实施例中采用的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。

图3为图2中的碳纳米管拉膜中的碳纳米管片段的结构示意图。

图4为本发明第一实施例中采用的多层交叉设置的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。

图5为本发明第一实施例中采用的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图6为本发明第一实施例中采用的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图7为本发明第一实施例中采用的碳纳米管碾压膜的扫描电镜照片。

图8为本发明第一实施例中采用的碳纳米管絮化膜的扫描电镜照片。

图9为本发明第一实施例提供的碳纳米管结构的结构示意图。

图10为本发明第一实施例提供的碳纳米管结构弯曲后的扫描电镜照片。

图11为本发明第一实施例提供的碳纳米管结构的整体侧视扫描电镜照片。

图12为本发明第一实施例提供的碳纳米管结构的顶部俯视扫描电镜照片。

图13为本发明第一实施例提供的碳纳米管结构的顶部侧视扫描电镜照片。

图14为本发明第一实施例提供的碳纳米管结构的底部侧视扫描电镜照片。

图15为本发明第一实施例提供的碳纳米管结构的底部俯视扫描电镜照片。