[发明专利]带状碳纳米管薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料薄膜的制备方法，尤其涉及一种带状碳纳米管 薄膜的制备方法。

背景技术

碳纳米管(Carbon Nanotube，CNT)是一种新型碳材料，1991年由日本研 究人员Iijima在实验室制备获得(请参见，Helical Microtubules of Graphitic Carbon，Nature，V354，P56-58(1991))。碳纳米管的特殊结构决定了其具有特 殊的性质，如高抗张强度和高热稳定性；随着碳纳米管螺旋方式的变化，碳 纳米管可呈现出金属性或半导体性等。由于碳纳米管具有理想的一维结构以 及在力学、电学、热学等领域优良的性质，其在材料科学、化学、物理学等 交叉学科领域已展现出广阔的应用前景，包括场发射平板显示，电子器件， 原子力显微镜(Atomic Force Microscope，AFM)针尖，热传感器，光学传感器， 过滤器等等。

虽然碳纳米管性能优异，具有广泛的应用，但是一般情况下制备得到的 碳纳米管为微观结构，其在宏观上为颗粒状或粉末状，不利于碳纳米管的宏 观应用。因此制备各种宏观的碳纳米管结构成为人们关注的热点。Marcelo Motta等采用一可旋转的锭子纺织采用化学气相沉积法直接生长的碳纳米 管，以形成一无序碳纳米管纤维和薄膜(请参见The parameter space for the direct spinning of fibres and films of carbon nanotube，Physica E，vol.37，pp.40， (2007))。

碳纳米管薄膜为碳纳米管宏观应用的一种重要形式。现有技术中碳纳米 管薄膜的制备方法包括以下步骤：提供一生长基底；在该生长基底上沉积一 催化剂层；提供一反应室，并将该沉积有催化剂层的生长基底置入所述反应 室内，通入碳源气，并加热生长碳纳米管薄膜。该方法制备的碳纳米管薄膜 形成于所述生长基底上，且该碳纳米管薄膜中包括多个相互缠绕，无序排列 的碳纳米管。

然而，采用上述方法制备的碳纳米管薄膜存在以下不足：第一，由于生 长基底含有催化剂层，所以生长的碳纳米管薄膜中含有催化剂，影响了碳纳 米管薄膜的纯度。第二，该碳纳米管薄膜中的碳纳米管相互缠绕，无序排列 导致无法有效应用碳纳米管的优良特性，如：导电性与导热性。

有鉴于此，确有必要提供一种碳纳米管薄膜的制备方法，所制备的碳纳 米管薄膜不含催化剂，碳纳米管薄膜中的碳纳米管有序排列，可以有效应用 碳纳米管的优良特性。

发明内容

一种带状碳纳米管薄膜的制备方法，其包括以下步骤：提供一基底；在 所述基底表面形成至少一个带状催化剂薄膜；采用化学气相沉积法生长至少 一个带状碳纳米管阵列；以及处理所述至少一个带状碳纳米管阵列，使所述 至少一个带状碳纳米管阵列沿垂直于其长度的方向倾倒，在基底表面形成至 少一个带状碳纳米管薄膜。

本技术方案提供的带状碳纳米管薄膜的制备方法具有以下优点：第一， 所述带状碳纳米管薄膜只需将形成有带状催化剂薄膜的基底置入反应室生 长，并对生长出的带状碳纳米管阵列进行处理得到，方法简单，可实现有序 排列带状碳纳米管薄膜的生产。第二，可通过形成多个带状催化剂薄膜于所 述基底表面，进而制备多个带状碳纳米管薄膜，故所述带状碳纳米管薄膜的 制备方法可实现带状碳纳米管薄膜的批量生产。

附图说明

图1为本技术方案实施例带状碳纳米管薄膜的制备方法的流程图。

图2为本技术方案实施例所形成的带状碳纳米管阵列的扫描电镜照片。

图3为本技术方案实施例所制备的带状碳纳米管薄膜的扫描电镜照片。

具体实施方式

下面将结合附图对本技术方案实施例带状碳纳米管薄膜的制备方法作 进一步的详细说明。

请参阅图1，本技术方案实施例带状碳纳米管薄膜的制备方法包括以下 步骤：

步骤一：提供一基底。

所述基底为一耐高温基板，其材料不限，只要确保其熔点高于所述碳纳 米管的生长温度即可。所述基底形状不限，可为方形、圆形等任何形状。所 述基底的大小尺寸不限，具体可根据实际情况而定。本技术方案实施例中， 所述基底为一方形硅基底，该硅基底的长度和宽度均为30厘米。

步骤二：在所述基底表面形成至少一个带状催化剂薄膜。