[发明专利]一种制备碳纳米管阵列-石墨烯混合结构的简易方法

摘要

一种制备碳纳米管阵列‑石墨烯混合结构的方法，属于纳米材料及其制备技术领域。该方法将硅基体放入充满Ar、N₂等惰性气体氛围石英管中，通入Ar、N₂等惰性气体并升温至生长温度；然后对预先放入石英管内的碳源和催化剂的混合物加热到合适的温度并向石英管内通入一定量的H₂，可获得碳纳米管阵列‑石墨烯的混合结构。本发明方法具有制备工艺简单，无须分别生长碳纳米管阵列与石墨烯，可简易一步实现碳纳米管阵列‑石墨烯混合结构的制备。有效提高了制备碳纳米管阵列‑石墨烯混合结构的效率，简化了生长流程、缩短了生长时间，降低了制备的成本和能耗。

主权项

1.一种制备碳纳米管阵列‑石墨烯混合结构的简易方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)超声清洗硅片，N₂下吹干备用；(2)将二茂铁与二甲苯按照相应配比配好备用；所述配备的二茂铁与二甲苯溶液浓度为6‑9％；(3)将清洗好的硅片放入石英管的中部并处在加热炉的中央加热区，将配好的二茂铁与二甲苯溶液放入石英管的进气端附近，并用小的石英管套住配好的二茂铁与二甲苯溶液以便控制住碳源与催化剂进入生长区的速度，加热装置包裹在大石英管外部位于二茂铁与二甲苯溶液的位置，以便对二茂铁与二甲苯加热；(4)采用化学气相沉积法，将石英管放入炉内加热，同时通入Ar以便排出管内的空气，在Ar气氛保护下升温至750‑950℃；(5)温度升至750‑950℃关闭Ar，然后通入H₂，并同时对二茂铁与二甲苯溶液加热至110‑170℃，气态二茂铁与二甲苯混合物随H₂一同通入到加热炉的中心区，生长时间15‑120min；生长结束关闭H₂通入Ar，并停止对二茂铁与二甲苯溶液加热；所述通入H₂的流量为50‑100sccm，生长时间15‑120min；(6)在Ar氛围下降温至室温取出样品，得到碳纳米管阵列‑石墨烯的混合结构；所述步骤(3)在石英管中同时放入催化剂二茂铁、碳源二甲苯及生长碳纳米管阵列和石墨烯混合结构的硅衬底，且硅衬底不需要镀催化剂层及缓冲层，并用小石英管套住配好的二茂铁与二甲苯溶液以便控制住碳源与催化剂进入生长区的速度；所述步骤(4)中的升温速率为5‑30℃/min，Ar流速为30‑100sccm，石英管中的压强为常压。