[发明专利]碳纳米管连续生长装置

说明书

技术领域

本申请涉及碳纳米管制备领域，特别是涉及一种碳纳米管连续生长装置。

背景技术

目前，碳纳米管制备工艺主要有电弧放电法、镭射烧蚀法以及化学气相沉积法。其中，化学气相沉积法以其工艺简便、成本低、纳米管可控、长度大、收集率高等特点得到广泛研究与应用。化学气相沉积法主要是运用纳米尺度的过度金属或其氧化物作为催化剂，在相对低的温度下热解含碳的气源来制备碳纳米管的。

传统的碳纳米管生长装置，包括缠绕着加热电阻丝的石英管，其内部是设置有空腔，空腔内放置衬底，衬底上附着有约10nm的催化剂薄膜，通过往空腔内通入氢气和丙烷气体，保持一定温度作用下，在催化剂表面上生长出一层碳纳米管。

传统的碳纳米管生长装置中，衬底是不透气的，当反应气体通入时，与催化剂薄膜接触，可以在其表面生长碳纳米管，随着碳纳米管逐渐增厚，催化剂薄膜逐渐被完全淹没，被淹没的催化剂薄膜不能再与反应气体接触，起不到催化剂的作用，导致碳纳米管无法继续生长。一般当碳纳米管生长至约1-2mm后就会停止生长，这种情况下，使得碳纳米管不能连续生长，生长效率较低。

有鉴于此，提供一种可实现碳纳米管连续生长以及提高碳纳米管生长速率的装置实为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纳米管连续生长装置，以提高碳纳米管的生长速率并实现碳纳米管的连续生长。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请公开一种碳纳米管连续生长装置，包括基板以及形成于所述基板表面的催化剂薄膜，其中，所述的基板开设有第一通孔，所述的催化剂薄膜包括连通于所述第一通孔的第二通孔。

优选的，在上述的碳纳米管连续生长装置中，所述的基板的材质为硅、陶瓷、铁或不锈钢；所述的第一通孔的直径为50~200nm。

优选的，在上述的碳纳米管连续生长装置中，所述的催化剂薄膜的材质选自铁、铁的氧化物、钴、钴的氧化物、镍、镍的氧化物的一种或多种；所述的第二通孔的直径为10~100nm；所述的催化剂薄膜的厚度为5~500nm。

优选的，在上述的碳纳米管连续生长装置中，所述的催化剂薄膜沿重力方向形成于所述基板的下表面。

本申请还公开了一种碳纳米管连续生长装置，包括：

加热室，具有一加热腔，所述的加热室开设有连通于所述加热腔的通气孔；

位于所述加热腔内的基板以及形成于所述基板上表面的催化剂薄膜，所述的基板开设有第一通孔，所述的催化剂薄膜包括连通于所述第一通孔的第二通孔；

加热装置，对所述的加热腔进行加热。

作为本发明的进一步改进，所述的加热室为石英管，所述的加热装置为缠绕于所述石英管外侧的电阻丝。

作为本发明的进一步改进，所述的基板的材质为硅、陶瓷、铁或不锈钢；所述的第一通孔的直径为50~200nm。

作为本发明的进一步改进，所述的催化剂薄膜的材质选自铁、铁的氧化物、钴、钴的氧化物、镍、镍的氧化物的一种或多种；所述的第二通孔的直径为10~100nm；所述的催化剂薄膜的厚度为5~500nm。

作为本发明的进一步改进，所述的催化剂薄膜沿重力方向形成于所述基板的下表面。

与现有技术相比，本发明的优点在于：由于基板以及催化剂薄膜设有相连通的通孔，因此可实现碳纳米管的连续生长，提高了碳纳米管的生长效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明具体实施例中碳纳米管连续生长装置的结构示意图；

图2所示为本发明具体实施例中基板以及形成于基板上催化剂薄膜层的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参图1所示，碳纳米管连续生长装置包括加热室10，加热室10优选为一石英管，其具有一加热腔11。