[发明专利]一种制备高纯度单壁碳纳米管垂直阵列的方法

权利要求书

1.一种制备垂直排列单壁碳纳米管阵列的方法，为基于常压化学气相沉积技术，以氧化铝负载的Fe为催化剂，惰性气体和氢气为载气，通过向生长气氛中添加50-1000ppm浓度的水分，制得垂直于基片排列的单壁碳纳米管。

2.如权利要求1所述制备垂直排列单壁碳纳米管阵列的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将带有催化剂的基片放入化学气相沉积系统的石英管中，密封好后升温，升温过程中以惰性气体和氢气作为保护气体，将反应体系从室温加热到生长温度；

（2）达到生长温度后，先通入带有水分的惰性气体，保温1-10分钟；然后通入碳源气体，生长5-30分钟； 

（3）生长结束后，除惰性气体外，关闭所有反应气体，并加大惰性气体流量吹扫尾气，同时反应体系开始降温至室温获得垂直排列单壁碳纳米管阵列。

3. 如权利要求2所述制备垂直排列单壁碳纳米管阵列的方法，其特征在于，步骤1中所述的升温过程为：以室温为起点，将反应体系温度在10-15分钟内升至750-850℃。

4. 如权利要求2所述制备垂直排列单壁碳纳米管阵列的方法，其特征在于，所述惰性气体选自氩气或氦气。

5. 如权利要求2所述制备垂直排列单壁碳纳米管阵列的方法，其特征在于，步骤2中，所述带有水分的惰性气体为将一路惰性气体通过鼓泡器后获得，水分在生长气氛中的浓度为50-1000ppm。

6. 如权利要求2所述制备垂直排列单壁碳纳米管阵列的方法，其特征在于，所述碳源气体为乙烯。

7. 如权利要求2所述制备垂直排列单壁碳纳米管阵列的方法，其特征在于，所述基片为单晶硅片或金属合金片；所述催化剂为沉积在基片上的氧化铝/铁薄膜，且氧化铝薄膜厚度10-30nm，铁薄膜厚度为1-2nm。

8. 如权利要求2所述制备垂直排列单壁碳纳米管阵列的方法，其特征在于，通过控制催化剂分布，制备不同形状的碳纳米管阵列结构。

9. 如权利要求1-8任一所述制备垂直排列单壁碳纳米管阵列的方法，其特征在于，所述阵列中，单壁碳纳米管的直径分布范围为1.5-4nm，阵列高度为100-5000um，碳纳米管纯度>99wt%。