[发明专利]一步反应制备γ-Fe2O3纳米线填充碳氮多壁纳米管的方法

权利要求书

1.一步反应制备γ-Fe₂O₃纳米线填充碳氮多壁纳米管的方法，其特征在于，该发明包括如下步骤：

1)在常用衬底上担载8～10nm厚的按质量分数计为Fe50％、Ni50％的催化剂薄膜；

2)将催化剂薄膜放入反应室中，抽真空值10Pa以下后，通气体升温至反应温度；

3)当达到预定反应温度后，在催化剂存在的条件下，通入碳源气体、空气和氢气，控制反应温度和压强，进行化学气相沉积；

4)反应结束后，通保护气体冷却至室温。

2.根据权利要求1所述的一步反应制备γ-Fe₂O₃纳米线填充碳氮多壁纳米管的方法，其特征在于，步骤1)中的铁镍催化剂薄膜优选磁控溅射PVD方式制备，溅射气体优选Ar；所述的常用衬底主要指硅、二氧化硅。

3.根据权利要求1所述的一步反应制备γ-Fe₂O₃纳米线填充碳氮多壁纳米管的方法，其特征在于，步骤2)中所述气体是指空气和氢气的混合气体，其流量比为空气Air∶氢气H2＝10∶20，流量单位为标准状态毫升每分sccm，总压强为200Pa；所述反应温度在600℃以上，优选800℃。

4.根据权利要求1所述的一步反应制备γ-Fe₂O₃纳米线填充碳氮多壁纳米管的方法，其特征在于，所述步骤3)中碳源气体优选甲烷，且碳源气体∶空气∶氢气＝80∶10∶20，单位为标准状态毫升每分sccm；气体的总压强优选900-1300Pa之间，优选1300Pa。

5.根据权利要求1所述的一步反应制备γ-Fe₂O₃纳米线填充碳氮多壁纳米管的方法，其特征在于，所述步骤3)的化学气相沉积过程优选射频等离子体化学气相沉积，沉积时间为5min，沉积体系的射频电源频率为13.56MHz，射频功率为200W。

6.根据权利要求1所述的一步反应制备γ-Fe₂O₃纳米线填充碳氮多壁纳米管的方法，其特征在于，所述步骤4)中保护气体优选氢气，反应结束后，停止通甲烷和空气，继续通入氢气，流量为20sccm，压强为200Pa。

7.根据权利要求1或2所述的一步反应制备γ-Fe₂O₃纳米线填充碳氮多壁纳米管的方法，其特征在于，所述的催化剂薄膜制备具体参数：Ti靶的溅射电流为0.2A，溅射电压为230V，溅射气体为氩气，流量为30sccm，气体压强0.6Pa，衬底偏压-100V，沉积时间为220s；按质量分数计Fe50％Ni50％的合金靶的励磁电流为2.2A，励磁电压为17.5V，溅射电流为0.4A，溅射电压为300V，溅射气体为氩气，流量为80sccm，气体压强为1.8Pa，衬底偏压-100V，沉积时间为20s。