CN1660692A - 一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法 - Google Patents

一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1660692A
CN1660692A CN 200510023743 CN200510023743A CN1660692A CN 1660692 A CN1660692 A CN 1660692A CN 200510023743 CN200510023743 CN 200510023743 CN 200510023743 A CN200510023743 A CN 200510023743A CN 1660692 A CN1660692 A CN 1660692A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon fiber
film made
nano carbon
compound nano
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 200510023743
Other languages
English (en)
Inventor
孙卓
孙懿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Najing Science & Technology Co Ltd Shanghai
Original Assignee
Najing Science & Technology Co Ltd Shanghai
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Najing Science & Technology Co Ltd Shanghai filed Critical Najing Science & Technology Co Ltd Shanghai
Priority to CN 200510023743 priority Critical patent/CN1660692A/zh
Publication of CN1660692A publication Critical patent/CN1660692A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及纳米材料领域，具体的说是一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法，复合纳米碳纤维薄膜，由碳纳米管CNT和碳纳米纤维CNF组成，复合纳米碳纤维薄膜的直径为1－500纳米，长度为10纳米－10毫米。其制备方法选取基体材料；在基体材料上沉淀一层金属催化层；生长：将上述经处理过的基体材料放入低压化学气相沉积(LPCVD)系统内，并加入碳纳米管CNT和碳纳米纤维CNF进行CNF/CNT复合薄膜的生长。与现有技术相比，薄膜厚度可达毫米级，与基体的附着性好，剥离时薄膜也不会裂开，且薄膜的生长得以控制，成本较低，值得推广和应用。

Description

一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法
[技术领域]
本发明涉及纳米材料领域，具体的说是一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法。
[背景技术]
一维纳米结构的碳材料包括碳纳米管(carbon nanotube-CNT)或碳纳米纤维(carbon nanofiber-CNF)是许多应用领域如电子场发射应用中阴极的关键材料，此类材料不仅具有高热稳定性和化学稳定性，还具有优异的电子场发射性能，如低的电子发射阈场和高的发射电流密度。碳纳米管的生产主要有三种方法：电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相沉积法(CVD)。其中只有CVD法有可能低成本、大规模生长出纯度较高的碳纳米管粉体或薄膜。而关键技术在于碳纳米管生长的可控性，以便制造出不同形态的碳纳米管或薄膜，能够满足不同的应用要求。这类纳米结构的碳材料通常是催化CVD法制备的。通常在基体表面沉积一层催化剂金属薄膜，然后用CVD进行CNT的生长。一般所采用的金属催化剂是铁、钴、镍薄膜，厚度为5-50纳米。所制备的CNT薄膜厚度较薄(＜100微米)且附着性较差，使其应用受到了限制。另外，因薄膜厚度较小，若从基体上剥离下来后会裂为碎片而无法使用。
[发明内容]
本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供一种可在较低温下在各种基体上制备较厚复合纳米碳纤维薄膜的方法。
为实现上述目，设计一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法，复合纳米碳纤维薄膜，由碳纳米管CNT和碳纳米纤维CNF组成，复合纳米碳纤维薄膜的直径为1-500纳米，长度为10纳米-10毫米。其制备方法选取基体材料；在基体材料上沉淀一层金属催化层；生长：将上述经处理过的基体材料放入低压化学气相沉积(LPCVD)系统内，并加入碳纳米管CNT和碳纳米纤维CNF进行CNF/CNT复合薄膜的生长。选取基体材料为：玻璃、硅、石墨、陶瓷或金属材料薄片，厚度为0.5-50毫米。基体材料中的陶瓷包括氧化铝、氧化硅、氮化硅、碳化硅。基体材料中的金属包括铜、钛、镍、铁、铝、钼、钨、钽、不锈钢，或其合金。金属催化剂层包括铁、钴、镍、铜、钼、铁铜合金、铁镍合金、镍铜合金、铁钴合金、铁钼合金、镍钼合金、铜钼合金，厚度为10纳米-1毫米。在基体材料为铁、镍、铁铜、铁镍、镍铜、铁钴、铁钼、镍钼、铜钼、铁钛、镍钛、铜钛的薄片时，不用另外再沉积金属催化剂层。所述的生长时放入的低压化学气相沉积(LPCVD)系统包括热(T)CVD和等离子体(PE)CVD。所述的生长条件为：本底真空度＜10-1Pa；气体压力为10-5×105Pa，温度为200-800℃，生长气体包括甲烷、乙炔、一氧化碳、二氧化碳与氢、氮、氩、氦气的混合物气体，生长时间为10分钟-5小时。对于热(T)CVD，气体压力为10-1-5×105Pa，温度为400-800℃；对于等离子体(PE)CVD，气体压力为10-3-5×102Pa，温度为200-700℃。所制备的CNF/CNT复合纳米碳纤维薄膜可直接进行相关器件的应用，也可从基体上剥离下来做进一步的应用。所制备的CNF/CNT复合纳米碳纤维薄膜可用于场发射冷阴极材料、电池电极材料、电容电极材料、热传导材料、电磁屏蔽材料、高强度轻质复合材料的制备。
本发明与先有技术相比，薄膜厚度可达毫米级，与基体的附着性好，剥离时薄膜也不会裂开，且薄膜的生长得以控制，成本较低，值得推广和应用。
[附图说明]
图1是本发明的工艺流程图。
参见图1，1为选取基体材料；2为沉积金属催化层；3为生长。
[具体实施例]
下面结合附图对本发明作进一步的说明，本发明对本专业技术领域的人来说还是比较清楚的。
例1：先选取基体，基体材料可选用玻璃、硅、石墨、陶瓷或金属材料薄片，厚度为0.5-50毫米，其中陶瓷可选用氧化铝、氧化硅、氮化硅、碳化硅；金属包括铜、钛、镍、铁、铝、钼、钨、钽、不锈钢，或其合金。
然后在基体材料上沉积一层金属催化剂层，包括铁、钴、镍、铜、钼及其相关合金包括铁铜、铁镍、镍铜、铁钴、铁钼、镍钼、铜钼。金属催化剂薄膜厚度为10纳米-1毫米。在基体材料为铁、镍、铁铜、铁镍、镍铜、铁钴、铁钼、镍钼、铜钼的薄片时，不用另外在沉积金属催化剂层。
将上述步骤准备好的样品放入低压化学气相沉积(LPCVD)系统内进行CNF/CNT复合薄膜的生长。LPCVD包括热(T)CVD和等离子体(PE)CVD。生长条件为：本底真空度＜10-1Pa；对于TCVD，气体压力为10-1-5×105Pa，温度为400-800℃。对于PECVD，气体压力为10-3-5×102Pa，温度为200-700℃。生长气体包括甲烷、乙炔、一氧化碳、二氧化碳与氢、氮、氩、氦气的混合物气体。生长时间为10分钟-5小时。上述步骤所制备的CNF/CNT复合薄膜可直接进行相关器件的应用，也可从基体上剥离下来做进一步的应用。

Claims (12)

1、一种复合纳米碳纤维薄膜，由碳纳米管CNT和碳纳米纤维CNF组成，其特征在于：复合纳米碳纤维薄膜的直径为1-500纳米，长度为10纳米-10毫米。
2、如权利要求书1所述一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法，其特征在于：(1)选取基体材料；(2)在基体材料上沉积一层金属催化层；(3)生长：将上述经处理过的基体材料放入低压化学气相沉积(LPCVD)系统内，并加入碳纳米管CNT和碳纳米纤维CNF进行CNF/CNT复合薄膜的生长。
3、如权利要求书1和2所述一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法，其特征在于：选取基体材料为：玻璃、硅、石墨、陶瓷或金属材料薄片，厚度为0.5-50毫米。
4、如权利要求书1和2所述一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法，其特征在于：基体材料中的陶瓷包括氧化铝、氧化硅、氮化硅、碳化硅。
5、如权利要求书1和2所述一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法，其特征在于：基体材料中的金属包括铜、钛、镍、铁、铝、钼、钨、钽、不锈钢，或其合金。
6、如权利要求书1和2所述一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法，其特征在于：金属催化剂层包括铁、钴、镍、铜、钼、铁铜合金、铁镍合金、镍铜合金、铁钴合金、铁钼合金、镍钼合金、铜钼合金，厚度为10纳米-1毫米。
7、如权利要求书1和2所述一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法，其特征在于：在基体材料为铁、镍、铁铜、铁镍、镍铜、铁钴、铁钼、镍钼、铜钼、铁钛、镍钛、铜钛的薄片时，不用另外再沉积金属催化剂层。
8、如权利要求书1和2所述一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法，其特征在于：所述的生长时放入的低压化学气相沉积(LPCVD)系统包括热(T)CVD和等离子体(PE)CVD。
9、如权利要求书1和2所述一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法，其特征在于：所述的生长条件为：本底真空度＜10-1Pa；气体压力为10-3-5×105Pa，温度为200-800℃，生长气体包括甲烷、乙炔、一氧化碳、二氧化碳与氢、氮、氩、氦气的混合物气体，生长时间为10分钟-5小时。
10、如权利要求书1、2和8所述一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法，其特征在于：对于热(T)CVD，气体压力为10-1-5×105Pa，温度为400-800℃；对于等离子体(PE)CVD，气体压力为10-3-5×102Pa，温度为200-700℃。
11、如权利要求书1和2所述一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法，其特征在于：所制备的CNF/CNT复合纳米碳纤维薄膜可直接进行相关器件的应用，也可从基体上剥离下来做进一步的应用。
12、如权利要求书1和2所述一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法，其特征在于：所制备的CNF/CNT复合纳米碳纤维薄膜可用于场发射冷阴极材料、电池电极材料、电容电极材料、热传导材料、电磁屏蔽材料、高强度轻质复合材料的制备。
CN 200510023743 2005-02-01 2005-02-01 一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法 Pending CN1660692A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200510023743 CN1660692A (zh) 2005-02-01 2005-02-01 一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200510023743 CN1660692A (zh) 2005-02-01 2005-02-01 一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1660692A true CN1660692A (zh) 2005-08-31

Family

ID=35010318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200510023743 Pending CN1660692A (zh) 2005-02-01 2005-02-01 一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1660692A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100420626C (zh) * 2006-11-27 2008-09-24 西南交通大学 纯碳纳米管薄膜的制备方法
CN101508421B (zh) * 2009-04-01 2011-01-05 北京师范大学 用于场电子发射器的碳纳米纤维/碳纳米管异质纳米阵列及其制备技术
CN101381071B (zh) * 2007-09-07 2011-05-04 清华大学 碳纳米管复合薄膜及其制备方法
CN102068983A (zh) * 2010-12-20 2011-05-25 宁波工程学院 一种质子交换膜燃料电池催化剂的制备方法
CN102505111A (zh) * 2011-11-07 2012-06-20 青岛科技大学 用铜基板一步制备纳米碳纤维薄膜的方法
CN104291313A (zh) * 2014-09-26 2015-01-21 青岛科技大学 一种纳米碳纤维的制备方法
CN104888762A (zh) * 2015-06-16 2015-09-09 崔成哲 一种烟气脱硫、脱氮半导体纳米催化剂及制造方法
CN108349729A (zh) * 2015-11-11 2018-07-31 住友电气工业株式会社 制造碳纳米结构体的方法和制造碳纳米结构体的装置
CN109022495A (zh) * 2018-09-11 2018-12-18 华东理工大学 一种微生物还原二氧化碳产甲烷的方法
CN109251476A (zh) * 2018-05-03 2019-01-22 天津工业大学 一种超薄的高导热/导电柔韧纳米复合材料膜

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100420626C (zh) * 2006-11-27 2008-09-24 西南交通大学 纯碳纳米管薄膜的制备方法
CN101381071B (zh) * 2007-09-07 2011-05-04 清华大学 碳纳米管复合薄膜及其制备方法
CN101508421B (zh) * 2009-04-01 2011-01-05 北京师范大学 用于场电子发射器的碳纳米纤维/碳纳米管异质纳米阵列及其制备技术
CN102068983A (zh) * 2010-12-20 2011-05-25 宁波工程学院 一种质子交换膜燃料电池催化剂的制备方法
CN102068983B (zh) * 2010-12-20 2012-07-18 宁波工程学院 一种质子交换膜燃料电池催化剂的制备方法
CN102505111A (zh) * 2011-11-07 2012-06-20 青岛科技大学 用铜基板一步制备纳米碳纤维薄膜的方法
CN104291313A (zh) * 2014-09-26 2015-01-21 青岛科技大学 一种纳米碳纤维的制备方法
CN104888762A (zh) * 2015-06-16 2015-09-09 崔成哲 一种烟气脱硫、脱氮半导体纳米催化剂及制造方法
CN108349729A (zh) * 2015-11-11 2018-07-31 住友电气工业株式会社 制造碳纳米结构体的方法和制造碳纳米结构体的装置
CN108349729B (zh) * 2015-11-11 2021-06-18 住友电气工业株式会社 制造碳纳米结构体的方法和制造碳纳米结构体的装置
CN109251476A (zh) * 2018-05-03 2019-01-22 天津工业大学 一种超薄的高导热/导电柔韧纳米复合材料膜
CN109251476B (zh) * 2018-05-03 2021-01-12 天津工业大学 一种超薄的高导热/导电柔韧纳米复合材料膜
CN109022495A (zh) * 2018-09-11 2018-12-18 华东理工大学 一种微生物还原二氧化碳产甲烷的方法
CN109022495B (zh) * 2018-09-11 2022-03-29 华东理工大学 一种微生物还原二氧化碳产甲烷的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1660692A (zh) 一种复合纳米碳纤维薄膜的制备方法
Melechko et al. Vertically aligned carbon nanofibers and related structures: Controlled synthesis and directed assembly
US8709373B2 (en) Strongly bound carbon nanotube arrays directly grown on substrates and methods for production thereof
US7288321B2 (en) Carbon nanotube array and method for forming same
JP3580548B2 (ja) 基質表面におけるカーボンナノチューブの低温直接合成法
JP4602304B2 (ja) カーボンナノチューブの製造装置及び製造方法
Shyu et al. The effects of pre-treatment and catalyst composition on growth of carbon nanofibers at low temperature
US20040184981A1 (en) Carbon nanotube array and method for forming same
EP1134304A3 (en) Method of vertically aligning carbon nanotubes on substrates using thermal chemical vapor deposition with dc bias
Chen et al. Control of carbon nanotube morphology by change of applied bias field during growth
WO2003018474A1 (en) Nanostructure synthesis
US7585484B2 (en) Apparatus and method for synthesizing carbon nanotubes
Moyer-Vanderburgh et al. Growth of carbon nanotube forests on flexible metal substrates: Advances, challenges, and applications
US20180354803A1 (en) Method for making carbon nanotube array
CN111906296A (zh) 一种石墨烯包覆金属颗粒的复合材料的制备方法
Chen et al. Fabrication and field emission property studies of multiwall carbon nanotubes
CN100395857C (zh) 一种在玻璃衬底上制备碳纳米管的方法
CN106145082A (zh) 窄手性分布单壁碳纳米管水平阵列及其制备方法
US20080203884A1 (en) Field emission cathode and method for fabricating same
CN108996487B (zh) 一种碳纳米管阵列与生长基底分离的方法
US10450191B2 (en) Device for making carbon nanotube array
TWI667363B (zh) 一種奈米碳管陣列之製備方法
CN1195313C (zh) 一种栅控碳纳米管/碳纤维场发射阵列阴极及其制作方法
AU2018321482A1 (en) Methods and devices for synthesis of carbon nanotubes
CN114523102A (zh) 一种粉体石墨烯包覆金属颗粒的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication