[发明专利]化学汽相淀积设备及利用该设备合成碳纳米管的方法

权利要求书

1．一种用于在一片或多片基片上合成碳纳米管的化学汽相淀积设备，该设备包括：

包含多个垂向轴的载物舟，沿着每一根轴设置用于支撑基片的支撑突出物，基片水平向平行地安装在支撑突出物上；

反应炉，该反应炉具有在其一端的用于供应反应气的通道，以及在其另一端的用于排放反应气的通道，该反应炉内部成型为一个长方体来将载物舟设置于其中；以及

设置在反应炉外部的加热单元。

2．如权利要求1所述的化学汽相淀积设备，其中，该基片是矩形的。

3．如权利要求1所述的化学汽相淀积设备，其中，该载物舟是用排列成矩形的至少四根垂向轴和连接在相邻垂向轴各端之间的水平向杆形成的三维框架。

4．如权利要求1所述的化学汽相淀积设备，其中，所述的框架由垂向轴和垂向杆形成一个象长方体的内部空间，使得基片可以被引入其中。

5．如权利要求1所述的化学汽相淀积设备，其中，所述的载物舟是由石英制成的。

6．一种合成碳纳米管的方法，该方法包括：

在基片上形成催化金属膜；

将多片基片水平向地相互平行地安装在化学汽相淀积设备中的支撑突出物上，该化学汽相淀积设备包括：具有该支撑突出物和多根垂向轴的载物舟，沿着每一根轴设置支撑突出物，反应炉，该反应炉具有在其两端的供应和排放反应气的通道，该反应炉内部成型为一个长方体来将载物舟设置于其中，以及，设置在反应炉外部的加热单元；

通过采用供给该反应炉的腐蚀气腐蚀催化金属膜，形成纳米级催化金属颗粒；以及

通过向该反应气中供应碳源气，在催化金属颗粒上垂直生长碳纳米管。

7．如权利要求6所述的方法，其中，该基片是由选自由玻璃、石英、硅、氧化铝和氧化硅组成的组的材料制造的。

8．如权利要求6所述的方法，其中，该催化金属膜是由选自钴、镍、铁、钇、和两种或多种这些材料的合金组成的组制备的。

9．如权利要求6所述的方法，其中，该催化金属膜形成有约20到100nm的厚度。

10．如权利要求6所述的方法，其中，该腐蚀气是氨气、氢气或者氢化物气体。

11．如权利要求10所述的方法，其中，该腐蚀气是氨气。

12．如权利要求11所述的方法，其中，在形成催化金属颗粒的步骤中，反应炉的温度维持在氨气通过热解作用被离解的温度或高于这个温度。

13．如权利要求12所述的方法，其中，反应炉的温度保持在约700℃到1100℃。

14．如权利要求6所述的方法，其中，该碳源气是包含1到20个碳原子的碳氢化合物气体。

15．如权利要求14所述的方法，其中，该碳源气选自由乙炔气、乙烯气、丙烯气、丙烷气和甲烷气组成的组。

16．如权利要求6所述的方法，其中，在反应炉的温度保持在约500到1100℃的同时，供应碳源气。

17．如权利要求6所述的方法，其中，在生长碳纳米管的步骤之后，还包括用进一步供应给反应炉的氨气或氢气精制所生长的碳纳米管。

18．如权利要求17所述的方法，其中，在该碳纳米管的精制步骤中，反应炉的温度保持在约500到1000℃。

19．如权利要求6所述的方法，其中，反应气的压力保持在大气压或者在约0．1乇到几十乇。