[发明专利]一种单壁碳纳米管垂直阵列-碳化钨纳米晶体复合材料、制备及其在电催化析氢中的应用

权利要求书

1.碳纳米管垂直阵列-碳化钨复合材料，其特征在于，底层为硅片，硅片上为垂直生长的单壁碳纳米管阵列，垂直单壁碳纳米管阵列的顶端为碳化钨纳米晶体。

2.按照权利要求1的碳纳米管垂直阵列-碳化钨复合材料，其特征在于，碳化钨是指WC。

3.制备权利要求1的碳纳米管垂直阵列-碳化钨复合材料，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将硅片分别经过甲醇、丙酮和异丙酮超声清洗，N₂吹干，通过电子束蒸发系统(E-Beam Evaporator)依次在硅片表面蒸镀8-12nm厚度的Al₂O₃和0.7-1.2nm厚度Fe；

(2)单壁碳纳米管阵列垂直生长：设置炉温为700-800℃，总气体流量为：H₂:200±10sccm、C₂H₂:2±0.5sccm和通过去离子水的H₂为200±10sccm，总气压为25±1Torr，热丝为单根钨丝，功率为30-35W；将步骤(1)中制得的镀层的硅片置于钨丝前方0.3-0.5cm，钨丝与硅片平行，使得气流经过热钨丝与硅片上的镀层反应，反应30s后将钨丝功率设置为0，总气压调节为6.4Torr，反应15min后完成单壁碳纳米管垂直阵列生长；

(3)通过溅射沉积(Sputter Deposition)在步骤(2)所获得的单壁垂直碳纳米管阵列上端蒸镀50-150nm厚度的W层；

(4)在950-1080℃下，总气体流量包括H₂:200±10sccm、CH₄:0.5sccm、通过去离子水的H₂为200±10sccm，气压为25±1Torr，热丝为四根钨丝，总功率为75-80W条件下，将步骤(3)中制得含顶层为W的碳纳米管垂直阵列平行置于钨丝正下方，反应3-6h后完成碳纳米管垂直阵列-碳化钨复合材料的制备。

4.按照权利要求3的方法，其特征在于，钨丝直径0.2-0.3mm，长度为8-12mm，可更改为一根，或四根；更改为四根时，四根钨丝水平、平行一排分开放置。

5.按照权利要求3的方法，其特征在于，步骤(2)中：将步骤(1)中制得的镀层的硅片置于钨丝前方0.5cm。

6.权利要求1的碳纳米管垂直阵列-碳化钨复合材料将碳纳米管垂直阵列-碳化钨从硅片中分离开后应用于电催化析氢中。