一种生长奈米螺旋碳管之方法

摘要

本发明提供一种生长奈米螺旋碳管之方法，包括以下步骤：提供一个金属基底，形成一锡前驱物于金属基底上；热处理包括锡前驱物之金属基底，以形成一催化剂于金属基底上；将金属基底置于一反应炉中；提供碳源气体与保护气体至反应炉中，以生长奈米螺旋碳管。本发明亦提供另一种生长奈米螺旋碳管之方法，包括以下步骤：提供一基底；将醋酸铁及醋酸锡溶液置于基底上；热处理该基底，以形成一催化剂于基底上；将包括催化剂之基底置于一反应炉中；提供碳源气体与保护气体至反应炉中，并生长奈米螺旋碳管。

主权项

一种奈米螺旋碳管生长方法，其包括以下步骤：(1)提供一金属基底；(2)形成一锡前驱物于该金属基底上，该锡前驱物为奈米级锡粒子、锡盐、或锡氧化物；(3)热处理该包括锡前驱物之金属基底，以形成一催化剂于该金属基底上：(4)将该包括催化剂之金属基底置于一反应炉中；以及(5)提供一碳源气体与一保护气体之混合气体至该反应炉中，并生长奈米螺旋碳管于该包括催化剂之金属基底上。如申请专利范围第1项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其中步骤(1)中之金属基底为任意含铁成份之金属或合金。如申请专利范围第2项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其中该任意含铁成份之金属或合金为不锈钢、铸铁、或纯铁。如申请专利范围第1项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其步骤(2)中，该锡前驱物系经由沉积法形成于该金属基底上。如申请专利范围第1项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其步骤(2)中，该锡前驱物系经由溅镀法形成于该金属基底上。如申请专利范围第1项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其步骤(3)之热处理步骤系在具有氧存在之环境中、于400-900℃之温度条件下进行。如申请专利范围第1项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其步骤(4)系将该包括催化剂之金属基底置于一反应舟中，并一同送入一反应炉中。如申请专利范围第1项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其中该反应炉为一石英炉(quartz tube furnace)。如申请专利范围第1项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其于步骤(4)之后以及步骤(5)之前更包括一步骤(4A)：提供一保护气体，于该保护气体之保护下，加热该包括催化剂之金属基底至500-800℃。如申请专利范围第9项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其步骤(4A)中，系加热该基底至700℃。如申请专利范围第1项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其中步骤(5)中通入之该碳源气体为甲烷、乙烯、乙炔、或其组合。如申请专利范围第1项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其中步骤(5)中通入之该保护气体为氮气、惰性气体、或其组合。如申请专利范围第1项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其步骤(5)中，生长奈米螺旋碳管之反应时间为5-60分钟。一种奈米螺旋碳管生长方法，其包括以下步骤：(1)提供一基底；(2)将一包括醋酸铁及醋酸锡之混合溶液置于该基底之一表面上；(3)热处理该包括混合溶液之基底，以形成一催化剂于该基底上；(4)将该包括催化剂之基底置于一反应炉中；以及(5)提供一碳源气体与一保护气体之混合气体至该反应炉中，并生长奈米螺旋碳管于该包括催化剂之基底上。如申请专利范围第14项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其中步骤(1)中该基底为矽晶片、具有氧化矽层之矽晶片、石英、或玻璃。如申请专利范围第14项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其中步骤(2)中，该醋酸铁及醋酸锡之混合溶液中，铁与锡元素之重量比为70：30到99：1之间。如申请专利范围第14项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其步骤(3)之热处理步骤系在具有氧存在之环境中、于300-500℃之温度条件下进行。如申请专利范围第14项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其步骤(4)系将该包括催化剂之基底置于一反应舟中，并一同送入一反应炉中。如申请专利范围第14项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其中该反应炉为一石英炉(quartz tube furnace)。如申请专利范围第14项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其于步骤(4)之后以及步骤(5)之前更包括一步骤(4A)：提供一保护气体，于该保护气体之保护下，加热该包括催化剂之基底至500-800℃。如申请专利范围第20项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其步骤(4A)中，系加热该基底至700℃。如申请专利范围第14项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其中步骤(5)中通入之碳源气体为甲烷、乙烯、乙炔、或其组合。如申请专利范围第14项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其中步骤(5)中通入之保护气体为氮气、惰性气体、或其组合。如申请专利范围第14项所述之奈米螺旋碳管生长方法，其步骤(5)中，生长奈米螺旋碳管之反应时间为5-60分钟。