[发明专利]管径均匀的碳纳米管阵列及其生长方法

权利要求书

1.一种管径均匀的碳纳米管阵列，其特征在于，该碳纳米管阵列的高度为100～350μm，管径为8～20nm，管径标准差小于3nm。

2.根据权利要求1所述的碳纳米管阵列，其特征在于，管径为10～15nm。

3.一种生长权利要求1所述的碳纳米管阵列的方法，其特征在于该方法依次包括如下步骤：

步骤A)在一金属箔片上依次沉积缓冲层和催化剂层，从而形成一具有三层结构的复合基底；

步骤B)将复合基底置于化学气相沉积管式炉中，在惰性气体气氛下升温至600～650℃；然后关闭惰性气体，通入还原气体，于3～20kPa低压下，对复合基底上的催化剂进行还原处理；

步骤C)升温至650～700℃，通入由惰性气体、氢气和碳源气体组成的混合气体，于15～40kPa低压下，采用化学气相沉积法在复合基底上原位生长碳纳米管阵列；

步骤D)在惰性气体气氛下冷却至室温。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤A)中，采用真空电子束蒸发法在所述金属箔片上依次沉积缓冲层和催化剂层；所述金属箔片为钽箔片；所述缓冲层为氧化铝缓冲层，厚度为15～30nm，优选20nm；所述催化剂层为铁或镍催化剂层，厚度为5～10nm优选8nm。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤B)中，复合基底在惰性气体气氛下以10～15℃/min的速率升温至600～650℃。

6.根据权利要求3或5所述的方法，其特征在于，步骤B)中，于5～10kPa低压下，对复合基底上的催化剂进行还原处理。

7.根据权利要求3或5所述的方法，其特征在于，步骤B)中，所述惰性气体为氩气；所述还原气体为氢气或氨气优选为氢气，处理时间为5～35min优选10～25min。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤C)中，于20～30kPa低压下，采用化学气相沉积法在复合基底上原位生长碳纳米管阵列。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤C)中，所述惰性气体为氩气，所述碳源气体为乙炔；惰性气体:氢气:碳源气体的流量比为14sccm:6sccm:1～3sccm，生长时间为30～60分钟。

10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤D)中，所述惰性气体为氩气，在惰性气体气氛下，于1～10kPa低压下，先以10～15℃/min的速率降温至500～550℃，然后自然冷却至室温。