[发明专利]等离子体沉积的微孔碳材料

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体沉积的微孔碳材料、形成微孔碳材料的方法以及包括所述微孔碳材料的制品。

背景技术

对于诸如环境监测、产品质量控制和化学剂量测定之类的应用，发展用于一系列分析物的稳健的化学传感器仍然是一个重要的努力方向。可用于化学传感的一系列方法中，比色技术仍占有优势，因为人眼可用于信号转导，而不是广泛使用仪器。

虽然比色传感器目前可用于各种分析物，但大多是基于使用染料或有色的化学指示剂来检测。这些化合物通常是有选择性的，意味着阵列是允许检测多种类型的化合物所必需的。此外，许多这些系统由于光漂白或不良副作用而具有寿命局限性的问题。其他光学传感技术，例如表面等离子体共振和光谱干涉测量法，需要基本的信号转导硬件来提供响应，并因而不可用于简单的视觉指示。

用于合成所谓的活性碳的方法是已知的。虽然这些方法生成了多孔碳网，但是孔径的分布非常宽并且不受控制。

发明内容

本发明涉及等离子体沉积的微孔碳材料、形成碳材料的方法以及包括所述碳材料的制品。

在第一个实施例中，微孔碳材料包括多孔碳架，该多孔碳架具有从0.1至10纳米的平均孔径，并且基本上不含大于1微米的孔。

在另一个实施例中，形成微孔碳材料的方法包括利用烃气体形成烃等离子体、在基底上沉积烃等离子体以形成烃层、以及加热烃层并且除去氢的至少一部分以形成微孔碳材料。在一些实施例中，烃层具有大于50原子％的碳以及小于50原子％的氢。

附图说明

结合以下对本发明的各种实施例的附图的详细说明，可以更全面地理解本发明，其中：

图1为示例性微孔碳材料的示意性剖视图；

图2为形成微孔碳材料的示例性方法的流程图；

图3为包括微孔碳架层的示例性制品的示意性剖视图；

图4为包括微孔碳架层的另一个示例性制品的示意性剖视图；

图5为实例2中形成的微孔碳材料的孔的分布柱状图；

图6为实例3的微孔碳材料的折射率曲线图的实部；

图7为实例3的微孔碳材料的折射率曲线图的虚部；

图8为实例4的微孔碳材料的有机蒸汽响应曲线图；

图9为实例4的微孔碳材料的甲苯光谱响应曲线图；

图10为实例4的微孔碳材料(样品)相对碳的湿度响应曲线图；

图11为实例5A的微孔碳材料的甲苯响应曲线图；

图12为实例5A的微孔碳材料的甲乙酮(MEK)响应曲线图；

图13为实例5A的微孔碳材料的异丙醇(IPA)响应曲线图；

图14为实例5A的微孔碳材料的乙基苯响应曲线图；

图15为实例5B的微孔碳材料的折射率n的曲线图；

图16为实例5B的微孔碳材料的折射率k的曲线图；

图17为实例6的微孔碳材料的甲苯光谱响应曲线图；

图18为实例7的微孔碳材料的甲苯光谱响应曲线图；

图19为实例7的微孔碳材料的MEK光谱响应曲线图；

图20为实例8的微孔碳材料的有机蒸汽响应曲线图；以及

图21为实例8的微孔碳材料(a-碳)相对椰壳碳和硅/碳/氧等离子体沉积的膜(SiCO)的湿度响应曲线图。

附图未必按比例绘制。附图中使用的相同标号是指相同的元件。然而应当理解，使用标号代表给定附图中的元件并非意图限定另一附图中标有同样标号的元件。

具体实施方式

在以下说明中，提到了附图，所述附图构成了上述说明的一部分，并在这些说明中，以举例说明的方式描述了几个具体实施例。应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以设想并且制作出其他实施例。因此，并非意图限制以下具体实施方式。

除非另外指明，否则本文所用的所有科技术语具有本领域中通常使用的含义。本文所提供的定义是为了方便理解某些本文经常使用的术语，并非旨在限定本发明的范围。

除非另外指明，在所有情况下，说明书和权利要求书中用来表述特征尺寸、数量和物理特性的所有数字均应理解为由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的指示，否则在前述的说明书和所附权利要求中提及的数值参数均为近似值，这些近似值可以根据本领域技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性而有所不同。

由端点表述的数值范围包括归入该范围内的所有数值(如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)以及在此范围内的任何范围。