[发明专利]一种改善场发射特性的碳纳米管场发射阴极的制备方法

权利要求书

1.一种改善场发射特性的碳纳米管场发射阴极的制备方法，包括：

(1)衬底和碳纳米管的预处理

衬底：依次用丙酮和酒精清洗衬底表面，然后用压缩气体吹干；

碳纳米管：对碳纳米管进行纯化处理，去除催化剂；

(2)碳纳米管浆料配制

将乙基纤维素与松油醇按质量比为92～95∶5～8混合，在恒温磁力搅拌器下搅拌1.5～2.5小时，充分融合形成有机溶剂；然后将预处理过的碳纳米管放入充分混合的有机溶剂中，有机溶剂与碳纳米管的质量比为18～19∶1～2，再用磁力搅拌器搅拌4～5小时，制得了印刷的碳纳米管浆料；

或将预处理后的碳纳米管经超声分散后晾干并充分研磨，然后称取质量分数为3∶1的乙酸丁酯和硝化棉进行混合，充分搅拌1-2h，然后加入分散和研磨后的碳纳米管，碳纳米管质量分数在8～12％，相对基准是碳纳米管、乙酸丁酯和硝化棉的混合物的质量，再充分搅拌2h，制得碳纳米管浆料；

(3)碳纳米管浆料的印制

采用常规的丝网印制工艺，将碳纳米管浆料印制在衬底上；

(4)碳纳米管印制层的烧结处理

先将印品在60℃恒温炉中放置0.5～1.5小时，升温至130～160℃并恒温1.5～2.5小时，然后继续升温至300～400℃并恒温0.5～1.5小时，待降至室温后制得碳纳米管薄膜；

或将印品于恒温箱中80～85℃干燥30～37min，使表面在流变相作用下趋于平整，之后于300～400℃烧结40～50min；

(5)碳纳米管薄膜的后处理

在CNTs薄膜表面放置Al片，Al片和CNTs薄膜的面积都为1cm×1cm，CNTs薄膜作为阴极，Al片作为阳极，待23～26mA/cm²直流电流处理8～12分钟后即得到所需处理后的碳纳米管薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种改善场发射特性的碳纳米管场发射阴极的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的碳纳米管为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或其两者的混合物；混合碳纳米管中，单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的质量比为1∶2。

3.根据权利要求1所述的一种改善场发射特性的碳纳米管场发射阴极的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的衬底的材料为铝、玻璃或铜。

4.根据权利要求1所述的一种改善场发射特性的碳纳米管场发射阴极的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的纯化处理为以浓硝酸∶浓硫酸＝4∶1的体积比配制酸液，待催化颗粒被溶去后，用大量的去离子水将碳管洗净，过滤并干燥后即得纯化的碳纳米管。

5.根据权利要求1所述的一种改善场发射特性的碳纳米管场发射阴极的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的碳纳米管浆料配制为：将乙基纤维素与松油醇按质量比为93∶7混合，在恒温磁力搅拌器下搅拌2小时，充分融合形成有机溶剂；然后将预处理过的碳纳米管放入充分混合的有机溶剂中，有机溶剂与碳纳米管的质量比为19∶1，再用磁力搅拌器搅拌4小时，制得了印刷的碳纳米管浆料。

6.根据权利要求1所述的一种改善场发射特性的碳纳米管场发射阴极的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中的烧结处理为：先将印品在60℃恒温炉中放置1小时，升温至150℃并恒温2小时以使印刷层分干燥，然后继续升温至300℃并恒温1小时以使有机物分解和挥发，待降至室温后既得所需的碳纳米管薄膜。