[发明专利]用于制造碳纳米结构材料的复合催化剂和方法

权利要求书

1.一种在衬底上形成多个碳纳米管的方法，包括：

在所述衬底上沉积复合催化剂层，其中所述复合催化剂层包括VIII族元素和非催化元素，所述非催化元素包括本身不催化纳米管生长的金属；

氧化所述复合催化剂层，以形成氧化的复合催化剂层；

还原所述氧化的复合催化剂层，以形成还原的复合催化剂层；以及

在所述还原的复合催化剂层上生长所述碳纳米管。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述VIII族元素包括Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir或Pt的至少一种或其组合。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述非催化元素包括镧系元素。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述非催化元素包括Gd。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述非催化元素包括La。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述非催化元素包括Eu。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述非催化元素包括Au。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述复合催化剂层的厚度大于约0.5纳米。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述复合催化剂层的厚度介于约1纳米和约2纳米之间。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述碳纳米管在化学气相沉积反应器中形成。

11.如权利要求1所述的方法，其中在沉积所述复合催化剂层期间，所述VIII族元素和所述非催化元素大致上同时沉积在所述衬底上。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述复合催化剂层包括至少约5重量％的所述VIII族元素。

13.如权利要求11所述的方法，其中所述复合催化剂层包括至少约50重量％的所述VIII族元素。

14.如权利要求11所述的方法，其中所述复合催化剂层包括至少约95重量％的所述VIII族元素。

15.如权利要求1所述的方法，包括：

在所述衬底上沉积所述VIII族元素和所述非催化元素的多个交替层。

16.如权利要求1所述的方法，其中所述复合催化剂层为具有图案的不连续层，所述图案包括多个涂敷区域，所述涂敷区域通过未涂敷区域分隔开约0.01毫米至约3毫米。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述涂敷区域的直径约为1毫米。

18.如权利要求1所述的方法，其中在氧化所述复合催化剂层期间，将所述复合催化剂层加热到约300℃至约900℃之间的退火温度。

19.如权利要求1所述的方法，其中在氧化所述复合催化剂层期间，将所述复合催化剂层加热到约300℃至约500℃之间的退火温度。

20.如权利要求1所述的方法，其中还原所述氧化的复合催化剂层包括在还原气体中将所述氧化的复合催化剂层加热到约600℃至约800℃。

21.通过如权利要求1所述的方法生长的碳纳米管。

22.一种在衬底上形成多个碳纳米管的方法，包括：

在所述衬底上沉积复合催化剂层，其中所述复合催化剂层具有约1纳米至约2纳米的厚度并包括VIII族元素和非催化元素，所述非催化元素包括本身不催化纳米管生长的金属；

通过将所述复合催化剂层加热到约300℃至约900℃之间的退火温度而氧化所述复合催化剂层，以形成氧化的复合催化剂层；

通过在还原气体中将所述氧化的复合催化剂层加热到约600℃至约800℃而还原所述氧化的复合催化剂层，以形成还原的复合催化剂层；以及

在所述还原的复合催化剂层上生长所述碳纳米管。

23.如权利要求22所述的方法，其中在沉积所述复合催化剂层期间，所述VIII族元素和所述非催化元素大致上同时沉积在所述衬底上。

24.如权利要求22所述的方法，包括：

在所述衬底上沉积所述VIII族元素和所述非催化元素的多个交替层。

25.如权利要求24所述的方法，其中所述交替层的数目为奇数。