The invention discloses a directional ordered carbon nanotube preparation method, which solves the problem of non orientation of carbon nanotubes in conventional carbon nanotube preparation methods, and realizes the preparation of aligned ordered carbon nanotube arrays. The preparation process of carbon nanotubes growth in the region along the direction parallel to the magnetic field of carbon nanotube growth in carbon nanotubes, the magnetic field and the magnetic nanoparticles and the interaction of magnetic nanoparticles by magnetic force growth direction, effect of magnetic nano catalyst particles in magnetic field force driven by the oriented growth of carbon nanotubes. The method can control the direction of the magnetic field force of magnetic nanoparticles by changing the direction of the magnetic field, and control the direction of the growth of the carbon nanotube. At the same time, the diameter of the prepared carbon nanotubes can be adjusted by changing the intensity of the magnetic field, and carbon nanotube materials with different aspect ratio are obtained. The directional ordered carbon nanotube preparation method of the invention can realize high-quality directional aligned carbon nanotube array materials.
【技术实现步骤摘要】
一种定向有序碳纳米管制备方法
本专利技术涉及碳纳米管材料制备领域,特别涉及一种可以实现碳纳米管材料定向有序生长的制备方法。
技术介绍
碳纳米管(Carbonnanotubes,简称CNTs)是一种具有特殊结构的一维量子材料,CNTs可以简单地描述为是由相互连接的碳原子层卷曲而成的管状结构,直径从一纳米到几十纳米不等,长度最长可达数厘米。按照组成碳纳米管管壁的层数可将碳纳米管分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管,多壁碳纳米管一般由几个或者几十个单壁碳纳米管组成。碳纳米管具有较大的长径比,其在力学、电学、磁学、热力学等方面具有突出的性能,包括高的机械强度、弹性模量、热导性和电导性等。碳纳米管具有的很大的强度,以及巨大的长径比有望使其制作成韧性极好的碳纤维,并且碳纳米管可以以相对低的成本批量生产,其具有的优异性能和广泛的应用前景,长期吸引了大量研究人员的目光,在学术研究和工业领域引起广泛关注,经过长期研究,在碳纳米管制备及应用方面均取得了较大的进展。碳纳米管按其取向状态可分为定向有序和缠绕无序两大类。常规方法制备的碳纳米管往往处于无取向性、互相缠绕的无序状态,这严重影响了碳纳米管在物性、生长机理等方面的基础性研究以及碳纳米管的应用开发研究,特别是碳纳米管在器件化方面的应用。定向碳纳米管作为生长方向一致的碳纳米管,与杂乱无序的碳纳米管相比,其生长密度大,相互之间的分离性能好,更易分散、测量和应用。目前制备碳纳米管的方法有电弧放电法、化学气相沉积法、激光蒸发法、模版法、热解催化、电解法等,但这些方法制备的碳纳米管存在以下问题:(1)制备的碳纳米管大多自由取向,杂乱分布,长 ...
【技术保护点】
一种定向有序碳纳米管制备方法,该方法在常规碳纳米管制备过程中通过在碳纳米管生长区域加上平行碳纳米管生长方向的定向平行磁场,使平行磁场与磁性纳米催化剂颗粒相互作用,从而使得磁性纳米催化剂颗粒受到平行碳纳米管生长方向的磁场力的作用,其特征在于,在碳纳米管生长区域加上与碳纳米管生长方向相同的平行磁场,磁性纳米催化剂颗粒受到碳纳米管生长方向定向磁场力的作用,带动碳纳米管定向生长,使碳纳米管沿竖直方向生长,最后在衬底上获得定向有序的长度较长的碳纳米管阵列,解决常规方法(CVD法、激光器蒸发法)制备碳纳米管存在的非定向问题,该方法可以通过调节碳纳米管生长时间、磁场强度、磁场方向这些参数实现对所制备碳纳米管长度、直径和碳纳米管阵列方向的控制。
【技术特征摘要】
1.一种定向有序碳纳米管制备方法,该方法在常规碳纳米管制备过程中通过在碳纳米管生长区域加上平行碳纳米管生长方向的定向平行磁场,使平行磁场与磁性纳米催化剂颗粒相互作用,从而使得磁性纳米催化剂颗粒受到平行碳纳米管生长方向的磁场力的作用,其特征在于,在碳纳米管生长区域加上与碳纳米管生长方向相同的平行磁场,磁性纳米催化剂颗粒受到碳纳米管生长方向定向磁场力的作用,带动碳纳米管定向生长,使碳纳米管沿竖直方向生长,最后在衬底上获得定向有序的长度较长的碳纳米管阵列,解决常规方法(CVD法、激光器蒸发法)制备碳纳米管存在的非定向问题,该方法可以通过调节碳纳米管生长时间、磁场强度、磁场方向这些参数实现对所制备碳纳米管长度、直径和碳纳米管阵列方向的控制。2.如权利要求1所述的一种定向有序碳纳米管制备方法,所述磁性纳米催化剂颗粒为镍、铁这些磁性材料,采用溅射等方法溅射制备在生长碳纳米管所用的衬底上,所述磁性纳米催化剂颗粒的大...
【专利技术属性】
技术研发人员:魏志鹏,方铉,贾慧民,唐吉龙,房丹,王登魁,李金华,李洋,马晓辉,王晓华,
申请(专利权)人:长春理工大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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