一种矩阵排列的碳纳米管的制备方法

摘要

本发明属无机纳米材料领域,具体涉及一种制备矩阵排列的碳纳米管的方法。它以表面活性剂作为模板剂,通过与氧化硅的自组装过程,合成出具有高比表面、大孔径的有序介孔氧化硅材料,将其作为载体,负载上各种金属催化剂,如Fe、Co、Ni等,用化学气相沉积的方法,在催化剂表面生长矩阵排列的碳纳米管。本发明还结合软印刷的方法可以制得具有各种花纹的介孔氧化硅膜,进而得到各种矩阵排列的碳纳米管。所制得的矩阵排列的碳纳米管在扫描探针、储氢材料、分子器件等方面有广泛的应用前景。

主权项

1、一种矩阵排列的碳纳米管的制备方法，其特征在于以表面活性剂作为模板剂，通过与氧化硅的自组装过程，合成出具有高比表面、大孔径的有序介孔氧化硅材料，将其作为载体，负载上各种金属催化剂，用化学气相沉积的方法，在催化剂表面生长矩阵排列的碳纳米管，具体步骤如下：(1)将三嵌段表面活性剂溶解在乙醇中；(2)将正硅酸乙酯分散在乙醇当中，加入0.02M的盐酸和水，室温下搅拌，加入金属催化剂铁盐、钴盐、镍盐之一种，搅拌，使其溶解均匀；(3)将以上两步中制得的溶液混和在一起，继续搅拌，形成含有金属催化剂、表面活性剂的氧化硅乙醇溶液；上述步骤中各组份的质量比为表面活性剂∶正硅酸乙酯∶0.02M的盐酸∶水∶金属催化剂∶乙醇＝(0.7-1.2)∶(1.80-2.28)∶(0.4-0.6)∶(0.4-0.6)∶(0.036-0.216)∶15；(4)将清洗后的硅片浸入到上述溶液中，缓慢地拉出，待乙醇挥发后，在硅片的表面形成一层氧化硅薄膜；(5)将上步中制成的薄膜在500℃-600℃焙烧，脱去表面活性剂，得到分散有金属催化剂的介孔氧化硅材料；(6)将制得的催化剂放入管式炉中，氮气保护下，升温至500-700℃，通入氢气20-40分钟，然后通入体积比为1∶39-1∶20的乙炔与氮气的混和气体，反应8-30分钟，即在催化剂膜的表面上制得了矩阵排列的碳纳米管。