[发明专利]一种基于碳纳米管的非蒸散型吸气剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于碳纳米管的非蒸散型吸气剂及其制备方法，具体制备方法为：将吸气粉末与含碳纳米管的叔丁醇基溶剂混合，形成吸气粉末浆料；注入到预制模具中，将注入模具后的吸气元件坯材连同模具一同放进低温烘箱中，在‑50～‑5℃下经快速冷冻处理形成坯材；然后放入真空箱中，脱醇处理得到经脱醇处理的吸气剂元件坯材；再真空烧结，制得基于碳纳米管的非蒸散型吸气剂。本发明制备方法简单，制备效率大幅度提高，成本降低，产品的尺寸和一致性好，制备的吸气剂以多壁碳纳米管作为骨架，表面附着吸气金属粉末，制备得到吸气剂的表面积活性大，孔隙度大且均匀，吸气速率高、吸气容量大，而且激活温度低，使用性好。

技术领域

本发明属于吸气剂材料技术领域，具体涉及一种基于碳纳米管的非蒸散型吸气剂接制备方法。

背景技术

随着电子技术和真空技术的飞速发展，人们对电子材料和真空材料的使用性能也不断提出更高的要求,而吸气材料的更新进步则成为促进其发展的关键技术之一。吸气材料是指在一定条件下,对气体具有特殊活性的材料。由于它具有优良的使用性能,使其在电子真空技术等领域内占据着不可替代的重要地位。

吸气剂根据吸气机理可分为蒸散型吸气剂和非蒸散型吸气剂，蒸散型吸气剂是一种在蒸散时和蒸散成膜后能吸气的吸气剂，但是使用器件受到限制。非蒸散型吸气剂由金属如Zr、Ti、Nb、Ta、V及它们的合金组成,这些合金还可以含一些添加元素,如Al、Ni或Fe等。非蒸散型吸气剂中含有能与气体之间发生表面化学反应及溶解气体的活性金属元素，还含有防止在烧结时活性金属元素聚集的抗烧结元素。

目前吸气剂的传统制备工艺又涂覆型、机械压制型和粉末注塑型，其中涂覆型是将吸气粉末浆料逐层涂覆到带有绝缘层的加热丝上，制备形成的吸气剂的尺寸稳定性差，且孔隙率低，比表面积小，吸气速率低，机械压制型也只能用于外加热型元件，使用领域受到很大限制，粉末注塑型需要在制备工程中添加含量较高的聚乙烯、聚丙烯等粘结剂，而且需要经过混炼、制粒、注塑、化学脱脂、热脱脂、真空烧结等步骤，工序繁多，成本较高，且过多的粘结剂的存在会降低吸气粉末的活性。因此开发一种工序简单可操作的吸气元件显得十分必要。

中国专利CN100488865C公开的纳米吸气剂制备方法，将化学气相沉积生长的碳纳米管的表面涂覆一层Ti、Zr、V、Fe、Al金属一级他们的混合物，制备得到比表面积大、物理储气性能优异的纳米吸气剂。但是该方法制备的纳米吸气剂的制备方法复杂，产量低，不适合工业化生产。本发明将碳纳米管与纳米吸气粉末作为原料，结合叔丁醇的特性，利用低温冷冻、低温真空除醇得到多孔材料，再经烧结得到多孔的基于碳纳米管的非蒸散型吸气剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于碳纳米管的非蒸散型吸气剂及其制备方法，将叔丁醇作为成孔剂与吸气材料复合，经低温成型、低温真空脱醇和高温烧结后得到多孔吸气剂。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种基于碳纳米管的非蒸散型吸气剂，所述基于碳纳米管的非蒸散型吸气剂为多孔非蒸散型吸气剂，所述基于碳纳米管的非蒸散型吸气剂包括多壁碳纳米管和吸气粉末，所述吸气粉末的粒径为10-50nm，所述吸气粉末由Ti、Zr、V、Fe、Nb、Mn、Al、Mo、Ni、La、Ce、Pr、Nd中的一种或者多种构成，所述多孔非蒸散型吸气剂的多孔结构由叔丁醇低温冻干低温真空脱醇形成；

所述基于碳纳米管的非蒸散型吸气剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)浆料配置：将吸气粉末与含碳纳米管的叔丁醇基溶剂混合，形成吸气粉末浆料；

(2)低温成型：将步骤(1)制备的吸气粉末浆料注入到预制模具中，将注入模具后的吸气元件坯材连同模具一同放进低温烘箱中，在-50～-5℃下经快速冷冻处理5-30min，形成坯材；