[发明专利]单壁碳纳米管薄膜的气相连续制备方法及专用装置

权利要求书

1.一种单壁碳纳米管薄膜的气相连续制备方法，其特征在于，在常压室温条件下利用气相抽滤装置，将浮动催化剂化学气相沉积法合成的单壁碳纳米管沉积到匀速移动的微孔滤膜表面，通过控制微孔滤膜的移动速度并调控气流量平衡，获得大面积、均匀、密度可控的单壁碳纳米管薄膜。

2.按照权利要求1所述的单壁碳纳米管薄膜的气相连续制备方法，其特征在于，微孔滤膜为柔性微孔膜：硝酸纤维素膜、醋酸纤维素膜、硝酸纤维醋酸纤维素混合膜或聚偏氟乙烯膜。

3.按照权利要求1所述的单壁碳纳米管薄膜的气相连续制备方法，其特征在于，单壁碳纳米管薄膜的面积不受化学气相沉积反应腔体的尺寸限制，实现宽幅米级、长幅不受限制的单壁碳纳米管薄膜制备；单壁碳纳米管薄膜的密度通过微孔滤膜的移动速度进行连续调控，满足不同光电器件的应用需求；单壁碳纳米管薄膜具有良好的均匀性，单壁碳纳米管薄膜从微孔滤膜表面转移到其他应用基底上，该单壁碳纳米管薄膜作为光电器件的薄膜晶体管沟道或透明导电薄膜材料。

4.一种权利要求1所述的单壁碳纳米管薄膜的气相连续制备方法的专用装置，其特征在于，该装置包括：浮动催化剂化学气相沉积反应腔、成膜装置腔体、微孔滤膜、补气口、单壁碳纳米管薄膜、抽气端口，具体结构如下：

浮动催化剂化学气相沉积反应腔与成膜装置腔体的上口通过管路相连通，成膜装置腔体顶部设置微孔滤膜，在浮动催化剂化学气相沉积反应腔中合成的单壁碳纳米管沿管路随载气流动方向至微孔滤膜，于微孔滤膜上形成单壁碳纳米管薄膜；成膜装置腔体的一侧底部设有抽气端口，成膜装置腔体上方对称设置补气口，成膜装置腔体、补气口和抽气端口形成气相抽滤装置，通过滚轮及运动控制装置使微孔滤膜沿成膜装置腔体上的滤膜运行方向移动。

5.按照权利要求4所述的单壁碳纳米管薄膜的气相连续制备方法的专用装置，其特征在于，通过调控气相抽滤装置的进气量和排气量，使单壁碳纳米管沉积到微孔滤膜表面；成卷微孔滤膜通过机械传动连续进入收集装置，其运行状态通过电机控制。

6.按照权利要求4所述的单壁碳纳米管薄膜的气相连续制备方法的专用装置，其特征在于，浮动催化剂化学气相沉积反应腔连续合成单壁碳纳米管，碳源、催化剂前驱体随载气通入浮动催化剂化学气相沉积反应腔，催化剂前驱体在高温反应区分解成催化剂纳米颗粒，进而催化裂解碳源合成单壁碳纳米管；生成的单壁碳纳米管在载气的携带下进入气相连续成膜装置的成膜装置腔体上方，在成膜装置腔体的抽气端口的抽力作用下，单壁碳纳米管在微孔滤膜表面均匀成膜；成膜过程中，通过调节抽气端口的抽力大小，调节微孔滤膜上下表面的压力差以及装置的补气口处的补气量，保证抽气过程既不影响到浮动催化剂化学气相沉积反应腔的单壁碳纳米管合成环境，同时所合成的单壁碳纳米管和载气也不会从补气口散逸到外界环境，通过抽力的精确调节确保在微孔滤膜表面获得均匀的单壁碳纳米管薄膜。

7.按照权利要求4所述的单壁碳纳米管薄膜的气相连续制备方法的专用装置，其特征在于，与浮动催化剂化学气相沉积反应腔相连管路的一端设置放大口径喷嘴，放大口径喷嘴为由管路端口开始口径逐渐扩大的过渡结构，放大口径喷嘴与成膜装置腔体上口顶部的微孔滤膜相对应。

8.按照权利要求7所述的单壁碳纳米管薄膜的气相连续制备方法的专用装置，其特征在于，单壁碳纳米管薄膜尺寸通过选择放大口径喷嘴的口径来调节，将与浮动催化剂化学气相沉积反应腔相连的管路放大，通过微孔滤膜的运动，实现宽度为从厘米到米级、长度不受限的单壁碳纳米管薄膜的制备。

9.按照权利要求4所述的单壁碳纳米管薄膜的气相连续制备方法的专用装置，其特征在于，滚轮及运动控制装置采用电机控制上下滚轮的捻动结构，随载气流动方向的单壁碳纳米管在微孔滤膜上均匀成膜，均匀分布单壁碳纳米管薄膜的微孔滤膜沿相向运动的上下滚轮之间移动，通过滚轮及运动控制装置实现微孔滤膜上单壁碳纳米管薄膜的连续制备。

10.按照权利要求9所述的单壁碳纳米管薄膜的气相连续制备方法的专用装置，其特征在于，滚轮及运动控制装置带动成卷微孔滤膜实现连续运动，微孔滤膜的运行速度根据需要通过设定传动滚轮的转速来设定，微孔滤膜运行速度决定单壁碳纳米管在微孔滤膜表面的沉积时间，单壁碳纳米管薄膜的密度相应地发生变化，通过控制微孔滤膜的运行状态实现密度可控的单壁碳纳米管薄膜的连续制备。