[发明专利]碳纳米管生长基底的处理方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制造技术领域，具体涉及一种碳纳米管生长基底的处理方法。

背景技术

碳纳米管被证明具有优异的物理和化学性能，在纳米材料和器件制备方面取得了突破性的研究进展，受到世界各国研究人员的广泛关注。碳纳米管阵列材料主要由大量垂直取向的碳纳米管组成，在场发射器件、传感器、碳纳米管薄膜与纤维、散热材料、复合材料等先进功能材料和器件制备方面显示出广阔的应用前景。

随着碳纳米管阵列应用技术的发展，碳纳米管阵列的制备技术日益丰富。其中热催化化学气相生长技术以其可控性好、易于批量化制备、生长过程简单，成本较低等优势受到了人们的广泛关注，并开发出各种碳纳米管阵列的制备技术。清华大学范守善等人在第02134776.x号专利中提出了一种碳纳米管阵列的制备方法，其制备方法主要包括在基底上首先沉积催化剂，然后通过高温催化化学气相沉积技术生长碳纳米管阵列材料。近年来，随着碳纳米管阵列生长技术的发展，人们发现在金属催化剂薄膜与基底之间引入氧化铝缓冲层结构可以有效提高催化剂的活性和寿命，提高碳纳米管阵列的质量以及实现对碳纳米管阵列结构的进一步调控。在热催化化学气相沉积方法生长碳纳米管阵列的技术中，氧化铝/金属薄膜双层结构为催化剂的生长技术已经成为高质量碳纳米管阵列生长技术的重要技术之一，国内外许多研究机构投入大量人力和财力进行该技术的批量化放大技术研究，力争实现该技术的产业化生产。

在碳纳米管阵列产业化发展过程中，碳纳米管阵列的制备成本是我们必须考虑的重要因素。在碳纳米管阵列的制备过程中，通常需要基底具有较高的平整度，而目前高质量碳纳米管阵列生长基底仍然以硅片为主。在对碳纳米管阵列的制备成本进行分析后发现，阵列生长基底成本占整个碳纳米管阵列成本的一半以上，由于生长过碳纳米管阵列的基底表面往往残留有催化剂、缓冲层、残留的碳纳米管、及无定型碳等大量的杂质，故目前阵列生长基底多为一次性利用。

因此，有必要提供一种碳纳米管阵列生长基底的处理方法，可以多次重复利用碳纳米管阵列生长基底。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纳米管生长基底的处理方法，其可以去除碳纳米管生长基底表面残留的碳纳米管、无定型碳、及缓冲层，恢复碳纳米管生长基底平整表面，实现碳纳米管生长基底的重复利用。

为实现上述发明目的，本发明提供一种碳纳米管生长基底的处理方法，该方法包括以下步骤：

S1、 将碳纳米管生长基底在去离子水、乙醇、丙酮中的一种或几种的混合溶液中进行预清洗，去除碳纳米管生长基底表面的碳纳米管、无定形碳；

S2、 将碳纳米管生长基底在碱、或酸、或有机碱溶液中浸泡，去除碳纳米管生长基底表面的催化剂颗粒及缓冲层。

作为本发明的进一步改进，步骤S1后还包括：

分别用乙醇和去离子水对所述碳纳米管生长基底进行清洗。

作为本发明的进一步改进，在所述“分别用乙醇和去离子水对碳纳米管生长基底进行清洗”后还包括：将所述碳纳米管生长基底吹干。

作为本发明的进一步改进，所述“将所述碳纳米管生长基底吹干”采用氮气进行吹干。

作为本发明的进一步改进，步骤S2后还包括：

S3、将碳纳米管生长基底在去离子水、乙醇、丙酮中的一种或几种的混合溶液中进行后清洗。

作为本发明的进一步改进，步骤S1的预清洗和步骤S3的后清洗采用超声清洗。

作为本发明的进一步改进，步骤S2和步骤S3之间还包括：用去离子水对碳纳米管生长基底进行清洗。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中浸泡的时间范围为1~24小时。

作为本发明的进一步改进，步骤S1中预清洗的时间范围为10~30分钟。

上述发明目的还可以通过以下技术方案实现，提供一种碳纳米管生长基底的处理方法，该方法包括以下步骤：

S1’、 将碳纳米管生长基底在乙醇中进行预清洗，去除碳纳米管生长基底表面的碳纳米管、无定形碳、以及有机污染物；

S2’、 将碳纳米管生长基底在盐酸溶液中浸泡，去除碳纳米管生长基底表面的催化剂颗粒及缓冲层。