[发明专利]碳纳米管阴极及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纳米管阴极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在导电基板上电泳沉积粘结剂层

将玻璃粉作为无机粘结剂与导电纳米颗粒和电荷添加剂混合，溶于有机溶剂中，得到混合均匀的粘结剂电泳液；将两块导电基板分别作为阴极和阳极，放入所述粘结剂电泳液中，在直流电场的作用下，进行电泳，得到沉积粘结剂层的导电基板；

（2）在沉积粘结剂层的导电基板上电泳沉积碳纳米管薄膜

将碳纳米管和电荷添加剂混合，溶于有机溶剂中，得到碳纳米管电泳液，以所述沉积粘结剂层的导电基板作为阴极，另一导电基板作为阳极，放入所述碳纳米管电泳液中，在直流电场的作用下，进行电泳，形成沉积碳纳米管和粘结剂层的导电基板；

（3)采用热压烧结工艺，将沉积碳纳米管和粘结剂层的导电基板在真空或者保护气氛下烧结，得到碳纳米管阴极。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述粘结剂电泳液中，所述玻璃粉的浓度为1-2mg/ml，所述导电纳米颗粒的用量是玻璃粉的30-60wt%，所述电荷添加剂为可溶性金属无机盐，其用量是玻璃粉的1-5wt%；

在所述碳纳米管电泳液中，所述碳纳米管的浓度为0.01-0.03mg/ml，所述电荷添加剂的用量为碳纳米管的25-50wt%。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）为：将沉积碳纳米管和粘结剂层的导电基板放入真空或保护气氛烧结炉，烧结过程中，在所述沉积碳纳米管和粘结剂层的导电基板的表面上施加压力，压力大小为0.5-1MPa，烧结温度为400-600℃，烧结时间为1h-2h，并随炉自然冷却，真空退火的真空度为10^-1-10^-5Pa；所述保护气氛是N₂、H₂或者Ar惰性气体中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（3）烧结完毕后，还采用胶带粘贴，校直所述碳纳米管，得到碳纳米管阴极。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述导电纳米颗粒是纳米铁粉、纳米钛粉、纳米银粉、纳米镍粉、纳米铜粉、纳米氧化铟粉、纳米氧化锡粉、纳米氧化铟锡粉中的至少一种，所述导电纳米颗粒的直径为10-100纳米；所述电荷添加剂为Mg(NO₃)₂、MgCl₂、MgSO₄、Al(NO₃)₃、AlCl₃、NiCl₂、FeCl₃或AgNO₃。

6.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮中的至少一种。

7.根据权利要求求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述导电基板是不锈钢、钛、铜、铝、铬或镍的金属基板，或者是镀覆有钨、钼、钛、镍、铬、金、银或铂的金属涂层的绝缘基板，或者是镀覆有铟锡氧化物涂层的导电玻璃。

8.根据权利要求求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中电泳电压为50-100V，电泳时间为5-30s，所述阴极和阳极间距为0.1-1cm；步骤（2）中，电泳电压为100-200V，电泳时间为1-5min，所述阴极和阳极间距为0.1-1cm。

9.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管是单壁碳纳米管，多壁碳纳米管，改性的单壁或多壁碳纳米管中的至少一种；所述碳纳米管的直径为1-20nm，长度为1-20μm。

10.按照权利要求1-9所述制备方法得到的碳纳米管阴极。