金／铁系元素复合膜上制备碳纳米管的方法

摘要

本发明的金/铁系元素复合膜上制备碳纳米管的方法属高浓度氢气气氛下直接制备碳纳米管的方法。首先在Si或SiO₂衬底上溅射铁或钴或镍层，再溅射金层，制备出复合膜的催化剂；再将衬底置于热丝CVD设备中，以氢气和甲烷为反应气体，衬底温度为600～950℃，气体压力为12～30Tor，生长时间为10～120min；或在金/铁系元素复合膜上放置挡片，使氢气与甲烷的气体流量比为H₂∶CH₄＝100∶(1～100)；或不放置挡片，使H₂∶CH₄＝100∶(7.5～100)。本方法能制备出直径为20～200纳米的高纯多壁碳纳米管；无需对催化剂金属层预处理，不需要等离子体增强技术，达到简化工艺、缩短生长周期、降低成本的目的。在高氢气氛下生长的碳纳米管在场致发射、储氢及化学传感器等方面有较高的应用价值和良好的应用前景。

主权项

1、一种金/铁系元素复合膜上制备碳纳米管的方法，以硅或二氧化硅作衬底；经过镀膜——制备碳纳米管的工艺过程，制备碳纳米管是在热丝化学气相沉积设备中进行的，衬底温度为600～950℃，气体压力控制在1600～4000Pa，生长时间为10～120分钟，其特征在于，所说的镀膜是，先溅射10～60nm的铁系元素金属层，再在铁系元素金属层上溅射100～1000nm的金属金层，制备出金/铁系元素复合膜的催化剂；所说的制备碳纳米管是，将溅射有金/铁系元素复合膜的衬底放置于热丝化学气相沉积设备中的载物台上，以氢气和甲烷为反应气体，在金/铁系元素复合膜上放置挡片，氢气与甲烷的气体流量比为H2∶CH4＝100∶(1～50)；或不在金/铁系元素复合膜上放置挡片，氢气与甲烷的气体流量比为H2∶CH4＝100∶(20～30)。