CN1721323A - 制备基底催化剂的方法及利用它制备碳纳米管的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种形成基底催化剂的新方法，及利用该形成基底催化剂的方法合成碳纳米管的方法，该基底催化剂可以控制碳纳米管的生长密度并增加碳纳米管的均匀性。形成用于生长碳纳米管的基底催化剂的方法包括：将包含催化金属前体、固体和溶剂的前体糊涂布在基材上；及还原涂布在所述基材上的前体糊的催化金属前体，从而形成催化金属颗粒。

Description

制备基底催化剂的方法及利用它制备碳纳米管的方法
                          技术领域
本发明涉及一种用于制备碳纳米管的基底催化剂的制备方法及利用它制备碳纳米管的方法。
                          背景技术
碳纳米管是直径为几个纳米且纵横比非常大(约为10～1000)的圆柱形材料。在碳纳米管中，碳通常排列成六角形的蜂巢图案。1个碳原子与3个相邻的碳原子成键。根据其结构，碳纳米管可以是导体或半导体。作为导体的碳纳米管具有高电导率。此外，碳纳米管还具有优良的机械强度、兆兆级的杨氏模量和高热导率。具有这些性能的碳纳米管可以有利地用于不同的技术领域，如场发射显示器(FED)的发射器，晶体管，燃料电池的催化剂载体，超级电容器等。
制备碳纳米管的方法的实例包括：电弧放电，激光沉积，等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)，化学气相沉积(CVD)，气相生长，电解等。气相生长适于合成松散型碳纳米管，因为该方法不利用基材，而是直接将反应气体和催化金属提供给反应器，于气相中合成碳纳米管。电弧放电和激光沉积制备碳纳米管的产率较低。采用电弧放电和激光沉积，难于控制碳纳米管的直径和长度。而且，在电弧放电和激光沉积中，除了碳纳米管之外，还会大量地产生无定形碳的团块，因而必须进行复杂的纯化过程。
一般利用CVD方法，如热化学气相沉积、低压化学气相沉积和PECVD，在基材上形成碳纳米管。在PECVD中，通过用等离子体活化气体，可以在低温下合成碳纳米管。在PECVD中，可以较容易地控制碳纳米管的直径、长度、密度等。
对于化学气相沉积方法，用于生长碳纳米管的基底催化剂预先形成在基材上，以便碳纳米管以均匀的密度形成在基材上。本文使用的术语“基底催化剂”是指在其上面生长碳纳米管的催化剂本身，或含该催化剂的任何材料。
例如，使用电子束蒸发或溅射法沉积的过渡金属薄膜作为基底催化剂[US 6350488]。然而，当以该基底催化剂为基础生长碳纳米管时，则难于控制碳纳米管的生长密度，从而降低所生产的碳纳米管的均匀性。而且，形成该基底催化剂必须使用昂贵的真空设备。此外，也难于将该基底催化剂涂布到大面积的基材上。
另外，人们还使用担载在多孔载体上的过渡金属颗粒作为基底催化剂[US 6401526]。然而，当使用这种基底催化剂时，碳纳米管很难形成图案，且难于控制碳纳米管的生长密度。
因而，仍然需要一种形成基底催化剂的新方法，以便能够以均匀的密度生长碳纳米管。
                          发明内容
本发明提供一种形成基底催化剂的新方法，其可以控制碳纳米管的生长密度并提高碳纳米管的均匀性。
本发明还提供一种利用形成基底催化剂的方法合成碳纳米管的方法。
根据本发明的一个方面，提供一种用于生长碳纳米管的基底催化剂的形成方法，该方法包括：将包含催化金属前体、固体和溶剂的前体糊涂布在基材上；殁还原涂布在基材上的前体糊中的催化金属前体，从而形成催化金属颗粒。
在形成基底催化剂的方法中，注意到所述包含固体的前体糊的使用提供了许多优点。即，通过控制在前体糊中的催化金属前体的量，可以容易控制形成在基材上的催化金属颗粒的产生密度。该固体防止催化金属前体结块，从而改善催化金属前体的加工性。当使用所述前体糊时，因为可以使用在大面积的基材上能够容易提供均匀涂层的各种涂布方法，所以催化金属颗粒可以以低成本均匀地产生在大面积的基材上。而且，当使用所述前体糊时，因为可以使用在大面积的基材上能够容易提供形成图案的涂层各种涂布方法，所以在大面积的基材上催化金属颗粒可以容易形成图案。
根据本发明的另一个方面，提供一种合成碳纳米管的方法，该方法包括：将包含催化金属前体，固体和溶剂的前体糊涂布在基材上；还原涂布在所述基材上的前体糊的催化金属前体，从而形成催化金属颗粒；及将碳源提供给该催化金属颗粒，从而在催化金属颗粒上生长碳纳米管。
                          附图说明
通过参考附图详述其示例性的实施方案，本发明的上述和其它特点和优点将变得更显而易见，附图中：
图1为在本发明的实施例中制备的碳纳米管的电子显微镜照片；
图2为在本发明的实施例中制备的其它碳纳米管的电子显微镜照片；及
图3为在对比例中制备的碳纳米管的电子显微镜照片。
                        具体实施方式
在下文，将详述根据本发明实施方案的一种形成用于生长碳纳米管的基底催化剂的方法。
该形成基底催化剂的方法包括：将包含催化金属前体，固体和溶剂的前体糊涂布在基材上；及还原涂布在所述基材上的前体糊的催化金属前体，从而形成催化金属颗粒。
前体糊包含催化金属前体，固体和溶剂。该催化金属前体为可以通过还原转化成金属颗粒的含金属的化合物。该溶剂为可以溶解或分散催化金属前体的液体材料。
当形成催化剂时，该固体防止催化剂结块，因而可以容易控制形成在基材上的催化金属颗粒的生长密度。固体的实例包括无机粘合剂如玻璃粉，玻璃料，SiO2，Al2O3，TiO2等。该无机粘合剂的粒度可以为几个至几十个微米。本领域的技术人员根据具体应用目的可以容易选择适量的固体，因而在这里不作限制。一般，基于100重量份的催化金属前体，在前体糊中固体的量可以为约100～10000重量份。
催化金属前体的实例包括有机-金属化合物。所述有机-金属化合物可以包含选自下列的至少一种金属：Fe，Co，Ni，Y，Mo，Cu，Pt，V和Ti。有机-金属化合物的实例包括乙酸铁，草酸铁，乙酸钴，乙酸镍，二茂铁，或其混合物。
溶剂的实例包括乙醇，乙二醇，聚乙二醇，聚乙烯醇，及其混合物。更优选当还原催化金属前体时，可以容易除去的溶剂。
前体糊的组成比影响催化金属颗粒的产生密度。随着在前体糊中的催化金属前体的量降低，催化金属颗粒的产生密度降低。相反，随着在前体糊中的催化金属前体的量增加，催化金属颗粒的产生密度增加。
前体糊的组成比还影响前体糊的粘度。前体糊的粘度应该足以应用于想要的涂布方法。随着在前体糊中的溶剂的量降低，前体糊的粘度增加。相反，随着在前体糊中的溶剂的量增加，前体糊的粘度降低。
本领域的技术人员根据具体的应用目的可以容易选择前体糊适当的组成比，因而在这里不作限制。一般，基于100重量份的催化金属前体，在前体糊中溶剂的量可以为约200～100000重量份。在此情况下，催化金属前体可以约为全部前体糊的0.1～50％重量。
前体糊还可以包含增稠剂。可以加入增稠剂以单独地控制催化金属前体的量和前体糊的粘度。增稠剂的实例包括有机膨润土，羟乙基纤维素，乙基纤维素等。更优选当还原催化金属前体时可以容易除去的增稠剂。本领域的技术人员根据具体的应用目的可以容易选择适量的增稠剂，因而在这里不作限制。一般，基于100重量份的催化金属前体，在前体糊中的增稠剂的量可以为约10～500重量份。
前体糊还可以包含光致抗蚀剂。可以加入光致抗蚀剂，以利用摄影术非常容易形成前体糊的图案。光致抗蚀剂的实例包括重氮树脂，叠氮化物树脂，丙烯酸树脂，聚酰胺，聚酯等。更优选当还原催化金属前体时可以容易除去的光致抗蚀剂。本领域的技术人员根据具体的应用目的可以容易选择适量的光致抗蚀剂，因而，在这里不作限制。一般，基于100重量份的催化金属前体，在前体糊中的光致抗蚀剂的量可以为100～1000重量份。
前体糊还可以包含粘合剂。可以加入粘合剂，以更坚固地将前体糊附着在基材上。粘合剂的实例包括纤维素-基化合物，如乙基纤维素和硝基纤维素，及有机粘合剂，如丙烯酰基基树脂。更优选当还原催化金属前体时可以容易除去的粘合剂。粘合剂可以是无机粘合剂。无机粘合剂可以在还原催化金属前体后保留在基底催化剂中。无机粘合剂的实例包括玻璃粉，玻璃料，SiO2，Al2O3，TiO2等。无机粘合剂的粒度可以为几个至几十个微米。本领域的技术人员根据具体的应用目的可以容易选择适量的粘合剂，因而，在这里不作限制。一般，基于100重量份的催化金属前体，在前体糊中的粘合剂的量可以为100～10000重量份。
可以通过各种涂布方法如旋涂，丝网印刷，浸涂，刮涂等，将前体糊涂布在基材上。前体糊可以涂布在基材的全部表面上或仅涂布在基材的一部分表面上。
基材是催化金属颗粒可以附着在其上的任何材料，例如，具有高熔点的金属，如Mo、Cr及W，硅，玻璃，塑料，石英等。基材可以是平板或具有复杂的设计如场致发射显示器(FED)的后基板，其中形成安装发射极的井。
随后，涂布在所述基材上的前体糊的催化金属前体还原为催化金属颗粒。在该过程中，除去前体糊的溶剂或其它添加剂。催化金属前体还原为催化金属颗粒可以进行如下。首先，在氧化气氛下热处理催化金属前体，以转化成氧化物。在还原气氛下，热处理或等离子处理该氧化物还原为金属。催化金属前体的还原可以通过本领域各种已知的方法完成。
涂布在基材的表面上的前体糊的催化金属前体还原为催化金属颗粒还可以进行如下。首先，加热在基材上的前体糊到足以蒸发溶剂的温度，从而从前体糊中除去溶剂。然后，在氧化气氛下热处理不合溶剂的前体糊除去，若有的话，其它添加剂，并将催化金属前体转化成氧化物。其后，在还原气氛下热处理或等离子处理该氧化物而还原成金属颗粒。
根据本发明的另一个实施方案，可以形成组成图案的基底催化剂。由此，可以使用各种印刷方法，如喷墨印刷，丝网印刷等，将前体糊涂布在基材上。
根据本发明的又一个实施方案，可以使用还包含光致抗蚀剂的前体糊，从而形成组成图案的基底催化剂。在本实施方案中，前体糊涂布在基材上包括：将包含催化金属前体，溶剂和光致抗蚀剂的前体糊涂布在基材上；通过加热前体糊除去溶剂，干燥前体糊；把干燥的前体糊暴露在预定的图案下；及除去未形成图案的一部分前体糊。
在本实施方案中，前体糊的暴露和未形成图案的一部分前体糊的除去，可以使用照相平板印刷中广泛使用的各种图案形成方法进行。例如，通过旋涂将包含光致抗蚀剂的前体糊涂布在基材上，然后将紫外线照射到基材的区域上，除了利用光罩想要得到的图案。然后，用显影液显影该基材。其中，使用波长为400nm或更低的紫外线，在显影后可能残存的残留物可以通过额外的等离子蚀刻等除去。
现在将更详细地描述根据本发明实施方案的一种制备碳纳米管的方法。
该制备碳纳米管的方法包括：将包含催化金属前体，固体和溶剂的前体糊涂布在基材上；还原涂布在所述基材上的前体糊的催化金属前体，从而形成催化金属颗粒；及将碳源提供给该催化金属颗粒，从而在催化金属颗粒上生长碳纳米管。
催化金属颗粒的形成在基材上按照与前述的形成基底催化剂的方法相同的方法进行。
通过将碳源提供给该催化金属颗粒，在催化金属颗粒上生长碳纳米管的方法，可以通过制备碳纳米管的各种方法进行。
例如，生长碳纳米管的方法包括：将含附着在其上的用于生长碳纳米管的催化金属颗粒的基材放入反应室中；将碳前体气体供应到该反应室中；及通过在反应室中分解碳前体气体，将碳提供给催化金属颗粒，在催化金属颗粒生长碳纳米管。
生长碳纳米管的方法可以通过下列方法进行：低压化学气相沉积，热化学气相沉积，PECVD，或其组合。
碳前体气体的实例包括含碳的化合物如乙炔，甲烷，丙烷，乙烯，一氧化碳，二氧化碳，醇及苯。
如果反应室的内部温度太低，那么所产生的碳纳米管的结晶性可能降低。如果反应室的内部温度太高，不可能形成碳纳米管。考虑到这点，反应室的内部温度一般为约450～1100℃。
在生长碳纳米管的过程中的其它条件一般可以为适于碳纳米管的生长的条件，并且本领域的技术人员根据具体的应用目的可以容易选择。
根据本发明的另一个实施方案的制备碳纳米管的方法中，可以使用组成图案的基底催化剂，从而在基材上形成组成图案的碳纳米管。因此，可以使用各种印刷方法，如喷墨印刷，丝网印刷和旋涂，将前体糊涂布在基材上。
根据本发明的又一个实施方案的制备碳纳米管的方法中，可以使用还包含光致抗蚀剂的前体糊，从而在基材上形成组成图案的碳纳米管。在本实施方案中，前体糊的涂布在所述基材上包括：将包含催化金属前体，固体，溶剂和光致抗蚀剂的前体糊涂布在基材上；通过加热前体糊除去溶剂，干燥前体糊；把干燥的前体糊暴露在预定的图案下；及除去未形成图案的一部分前体糊。
本实施方案可以在基材上形成组成图案的碳纳米管，并可以有效地用于，例如，制备FED的过程中形成CNT发射极的步骤。
实施例
将0.5g的乙酸铁，0.1g的玻璃料，及9.4g的萜品醇在3-辊磨碎机中混合10分钟，制得前体糊。
将所得的前体糊丝网印刷在玻璃基材上。
在90℃下加热具有涂布在其上的前体糊的基材15分钟，以从丝网印刷的前体糊中除去用作溶剂的萜品醇。
在空气中，在170℃下热处理不合溶剂的前体糊10分钟，在350℃下热处理10分钟，及在450℃下热处理10分钟，从而在基材上形成基底催化剂。
利用热化学气相沉积，使碳纳米管生长在含有附着在其上的基底催化剂的基材上。使用CO和H2的混合气体作为碳前体气体(此时，在氢气氛和升高的温度下，催化金属被还原)。在550℃下，在CVD室中生长的碳纳米管的电子显微镜照片示于图1中。在650℃下，在CVD室中生长的碳纳米管的电子显微镜照片示于图2中。
对比例
通过利用电子束蒸发器在玻璃基材上沉积不胀钢(Fe，Ni和Co的合金)催化剂，形成厚度为10nm的基底催化剂。
利用热化学气相沉积，使碳纳米管生长在含有附着在其上的基底催化剂的基材上。使用CO和H2的混合气体作为碳前体气体。在550℃下，在CVD室中生长的碳纳米管的电子显微镜照片示于图3中。
比较本发明实施例的图1和图2与对比例的图3，显而易见，根据本发明实施方案的形成基底催化剂的方法和制备碳纳米管的方法发挥了非常好的作用。
参考图3，对比例的碳纳米管聚集得太密集。对比例的碳纳米管的直径为20～70nm，而其均匀性差。
参考图1和2，本发明实施例的碳纳米管聚集得不密集，其表明本发明的方法可以容易控制碳纳米管的生长密度。图1所示的碳纳米管的直径为10～20nm，图2所示的碳纳米管的直径为20～30nm，表明本发明的方法能够生长具有更小且均匀直径的碳纳米管。
因而，显而易见，根据本发明实施方案的形成基底催化剂的方法，可以容易控制形成在基材上的催化金属颗粒的产生密度，催化金属颗粒可以均匀地生长在基材上。
在本发明实施方案的形成基底催化剂的方法中，通过控制在前体糊中的催化金属前体和固体的量，从而防止催化剂的聚集，可以容易控制形成在基材上的催化金属颗粒的产生密度。当使用该前体糊时，因为可以使用能够在大面积的基材上容易提供均匀涂层的各种涂布方法，所以催化金属颗粒可以以低成本均匀地生长在大面积的基材上。而且，当使用该前体糊时，因为可以使用能够在大面积的基材上容易提供形成图案的涂层的各种涂布方法，所以在大面积的基材上容易产生组成图案的催化金属颗粒。
因此，根据本发明实施方案的制备碳纳米管的方法，可以容易控制碳纳米管的生长密度，并可以形成具有更小且均匀直径的碳纳米管。在基材上可以容易形成组成图案的碳纳米管。而且，还可以容易将制备碳纳米管的方法应用于大面积的基材。
尽管已经参考其示例性的实施方案具体地说明了本发明，本领域的普通技术人员会理解其中可以进行各种形式和细节上的变化，而不脱离如所附权利要求书所定义的本发明的构思和范围。

Claims (10)

1.一种形成基底催化剂的方法，该方法包括：
将包含催化金属前体、固体和溶剂的前体糊涂布在基材上；及
还原涂布在所述基材上的前体糊的催化金属前体，从而形成催化金属颗粒。
2.一种制备碳纳米管的方法，该方法包括：
将包含催化金属前体、固体和溶剂的前体糊涂布在基材上；
还原涂布在所述基材上的前体糊的催化金属前体，从而形成催化金属颗粒；及
将碳源提供给该催化金属颗粒，从而在催化金属颗粒上生长碳纳米管。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述催化金属前体为有机-金属化合物。
4.根据权利要求3的方法，其中所述催化金属前体为含有选自Fe，Co，Ni，Y，Mo，Cu，Pt，V及Ti中至少一种金属的有机-金属化合物。
5.根据权利要求1或2的方法，其中所述溶剂为乙醇，乙二醇，萜品醇，聚乙二醇，聚乙烯醇，或其混合物。
6.根据权利要求1或2的方法，其中所述前体糊还包含增稠剂，光致抗蚀剂，粘合剂，或其混合物。
7.根据权利要求1或2的方法，其中所述前体糊通过下列方法涂布在基材上：旋涂，丝网印刷，浸涂，刮涂或喷墨印刷。
8.根据权利要求1或2的方法，其中通过还原涂布在基材上的前体糊的催化金属前体而形成催化金属颗粒的步骤包括：
加热基材上的前体糊至足以蒸发溶剂的温度，以从前体糊中除去溶剂；
在氧化气氛下，热处理该不含溶剂的前体糊，以将催化金属前体转化成氧化物；及
将该氧化物还原为金属颗粒。
9.根据权利要求1或2的方法，其中将前体糊涂布在基材上的步骤包括：
将包含催化金属前体、溶剂和光致抗蚀剂的前体糊涂布在基材上；
通过加热干燥该前体糊，以除去溶剂；
将干燥的前体糊暴露于预定的图案；及
除去前体糊的未形成图案的部分。
10.根据权利要求2的方法，其中所述碳纳米管的生长是通过化学气相沉积法进行的。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100358802C (zh) * 2006-07-17 2008-01-02 天津大学 以Ni/RE/Cu催化剂化学气相沉积制备碳纳米管的方法
CN101855679A (zh) * 2007-11-13 2010-10-06 世联株式会社 透明导电性构件的制造方法
CN113140742A (zh) * 2021-04-01 2021-07-20 邵阳学院 一种PtM/CNT/C催化剂及其制备方法和应用

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1736440A1 (fr) * 2005-06-20 2006-12-27 Nanocyl S.A. Procédé de fabrication de nanotubes de carbone
JP4977351B2 (ja) * 2005-09-29 2012-07-18 新潟県 カーボンナノチューブの製造方法
US7790332B2 (en) * 2006-07-03 2010-09-07 Appliedus Corporation Fuel cells and methods of manufacturing the same
US7678672B2 (en) * 2007-01-16 2010-03-16 Northrop Grumman Space & Mission Systems Corp. Carbon nanotube fabrication from crystallography oriented catalyst
KR100905403B1 (ko) 2007-10-18 2009-06-30 한국지질자원연구원 저품위 철광석을 이용한 아세트산 철(ⅱ)의 제조방법
KR101420680B1 (ko) * 2008-09-22 2014-07-17 삼성전자주식회사 저항가열을 이용한 탄소섬유의 표면처리 장치 및 표면처리 방법
JP2010125371A (ja) * 2008-11-26 2010-06-10 Yokohama National Univ 酸化物触媒粒子の担持方法
JP5585275B2 (ja) * 2010-07-30 2014-09-10 東レ株式会社 カーボンナノチューブ製造法
JP5787253B2 (ja) * 2011-03-31 2015-09-30 大陽日酸株式会社 高配向カーボンナノチューブの製造方法
CN114515578B (zh) * 2021-12-31 2023-05-23 佛山市格瑞芬新能源有限公司 一种制备碳纳米管的催化剂及其制备方法和应用

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5278113A (en) * 1991-03-08 1994-01-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Catalytic body and process for producing the same
US6401526B1 (en) * 1999-12-10 2002-06-11 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Carbon nanotubes and methods of fabrication thereof using a liquid phase catalyst precursor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100358802C (zh) * 2006-07-17 2008-01-02 天津大学 以Ni/RE/Cu催化剂化学气相沉积制备碳纳米管的方法
CN101855679A (zh) * 2007-11-13 2010-10-06 世联株式会社 透明导电性构件的制造方法
CN101855679B (zh) * 2007-11-13 2013-08-14 世联株式会社 透光性电磁波屏蔽构件的制造方法、光滤波器及图像显示装置
CN113140742A (zh) * 2021-04-01 2021-07-20 邵阳学院 一种PtM/CNT/C催化剂及其制备方法和应用
CN113140742B (zh) * 2021-04-01 2022-08-30 邵阳学院 一种PtM/CNT/C催化剂及其制备方法和应用

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