[发明专利]碳纳米场发射阴极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种碳纳米场发射阴极，包括导电基板、形成于所述导电基板表面的 碳纳米管层，其特征在于：在所述碳纳米管层外表面还形成有二硫化钼和/ 或二硫化钨纳米片层。

2.根据权利要求1所述的碳纳米场发射阴极，其特征在于：所述碳纳米 管层中的碳纳米管直径为1-20nm，长度可以是1-100μm。

3.根据权利要求2所述的碳纳米场发射阴极，其特征在于：所述碳纳米 管为单壁碳纳米管、经过修饰的单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、经过修饰的 多壁碳纳米管中的至少一种。

4.根据权利要求1-3任一所述的碳纳米场发射阴极，其特征在于：所述 二硫化钼和/或二硫化钨纳米片层中的二硫化钼和/或二硫化钨纳米片材料的 厚度为1-4nm，横向尺寸为50-300nm。

5.一种碳纳米场发射阴极的制备方法，包括如下步骤：

在导电基板表面形成碳纳米管层；

将二硫化钼和/或二硫化钨纳米片分散于有机溶剂中，形成分散液，然后 将所述分散液在所述碳纳米管层外表面形成二硫化钼和/或二硫化钨纳米片 层。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述二硫化钼和/或 二硫化钨纳米片材料的厚度为1-4nm，横向尺寸为50-300nm；和/或

所述分散液是采用旋涂、喷涂或浸渍的方法在所述碳纳米管层外表面形 成二硫化钼和/或二硫化钨纳米片层。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于：形成所述碳纳米 管层的方法如下：

将碳纳米管与电荷添加剂加入有机溶剂中，进行分散处理，获得碳纳米 管电泳溶液；其中，所述电荷添加剂的添加量是碳纳米管的20-50wt％；

以所述导电基板作为阴极，另设的一导电基板作为阳极，并将所述阴极 和所述阳极置于所述碳纳米管电泳溶液中，在直流电压的作用下，在所述阴 极上沉积碳纳米管，得到碳纳米管层。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管直径为 1-20nm，长度为10-100μm；和/或

所述碳纳米管为单壁碳纳米管、经过修饰的单壁碳纳米管、多壁碳纳米 管、经过修饰、多壁碳纳米管中的至少一种；和/或

所述电荷添加剂为Mg(NO₃)₂、MgCl₂、MgSO₄、Al(NO₃)₃、AlCl₃、NiCl₂中的至少一种的可溶性金属无机盐；和/或

所述有机溶剂选用乙醇、丙醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、丙酮中的至少 一种；和/或

所述直流电压为100-200V，在所述阴极上沉积所述碳纳米管的时间为 1-10min。

9.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于：形成所述碳纳米 管层的方法如下：

将涂覆催化剂金属的导电基板置于惰性保护气氛的密闭环境中，将所述 导电基板及所述密闭环境的温度升温至600-800℃后，向所述密闭环境中通 入有机碳氢化合物气体和氢气的混合气体，使得有机碳氢化合物气体在所述 催化剂金属的催化下发生裂解反应并于所述导电基板表面生长碳纳米管。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述催化剂金属为是 Ni、Co、Fe中的至少一种；和/或

所述密闭环境的压强为10-30KPa；和/或

所述有机碳氢化合物为甲烷、乙烯、乙炔中的至少一种；和/或

所述氢气和所述有机碳氢化合物气体流量比为2.5-10，于所述导电基板 表面生长所述碳纳米管的生长时间为5-30min；和/或

生长的所述碳纳米管长度为1-20μm，直径为10-20nm。

11.根据权利要求1-4任一所述的碳纳米场发射阴极或者由权利要求 5-10任一所述的碳纳米场发射阴极在场发射显示器件、X射线管、太赫兹器 件中的应用。