[发明专利]一种制备铝掺杂碳纳米管的方法

说明书

本发明公开了一种制备铝掺杂碳纳米管的方法，所述方法包括如下步骤：将催化剂与铝箔基底放置到管式炉加热温区；将管式炉加热温区封闭后向封闭区域内通入第一混合气体，并将管式炉加热温区升温至指定温度值以进行还原反应；在完成还原反应之后向所述封闭区域内通入第二混合气体，在所述指定温度值下进行碳纳米管的生长；将生长完成的碳纳米管从铝箔基底上剥离以完成制备。本发明方法在碳纳米管制备过程中引入铝金属掺杂改性处理，在很大程度上提升了碳纳米管材料的气敏特性。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是一种制备铝掺杂碳纳米管的方法。

背景技术

碳纳米管纳米材料独特的一维微观形貌使其拥有丰富的孔隙结构、大的比表面积和高表面活性，使得气体组分能够通过物理或化学吸附等形式与碳纳米管材料表面产生气敏响应特性，使其成为检测气体组分的优秀材料。

研究表明，本征碳纳米管气敏材料由于本身物理、化学性质的限制，只对部分特定气体具有较好的气敏响应特性；此外，其气敏检测灵敏度低、气敏响应速度慢、选择性差。特别是在电气工程领域，高电压绝缘设备内部缺陷导致的局部放电会在微水微氧的情况下将设备内填充的绝缘气体SF6分解为一系列特征组分，包括SO2F2，SOF2，HF和SOF4等，而本征碳纳米管对这些气体的传感能力是十分微弱的，无法实现有效的高灵敏度检测。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的就是提供一种制备铝掺杂碳纳米管的方法，引入铝金属掺杂改性处理，提升碳纳米管材料的气敏特性。

本发明的目的之一是通过这样的技术方案实现的，一种制备铝掺杂碳纳米管的方法，所述方法包括如下步骤：

将催化剂与铝箔基底放置到管式炉加热温区；

将管式炉加热温区封闭后向封闭区域内通入第一混合气体，并将管式炉加热温区升温至指定温度值以进行还原反应；

在完成还原反应之后向所述封闭区域内通入第二混合气体，在所述指定温度值下进行碳纳米管的生长；

将生长完成的碳纳米管从铝箔基底上剥离以完成制备。

可选的，所述催化剂为二茂铁。

可选的，将催化剂与铝箔基底放置到管式炉加热温区，包括：

将二茂铁放置到铝箔基底之上并放置到管式炉加热温区。

可选的，向封闭区域内通入第一混合气体之前，所述方法还包括：向封闭区域内通入保护气体直至保护气体充满封闭区域。

可选的，所述保护气体为氩气，所述第一混合气体为氩气与氢气的混合气体；

所述向封闭区域内通入第一混合气体，包括：

将氩气与氢气通过不同的速率混气后通入封闭区域。

可选的，所述第二混合气体为乙炔与氢气的混合气体；

向所述封闭区域内通入第二混合气体，包括：

将乙炔与氢气通过不同的速率混气后通入封闭区域。

可选的，在所述指定温度值下进行碳纳米管的生长之后，所述方法还包括：

在降温过程中，向封闭区域内通入所述保护气体；

在通入保护气体之后停止通入所述第二混合气体以进行降温处理；

在降温处理完成后，停止通入所述保护气体。

可选的，将生长完成的碳纳米管从铝箔基底上剥离以完成制备之前，所述方法还包括：

对制备过程中长生的尾气进行处理。