一种单手性单壁碳纳米管的制备方法技术

本发明专利技术公开一种单手性单壁碳纳米管的制备方法，所述单手性单壁碳纳米管的制备方法如下：(1)合成一系列二维过渡金属硫族化合物(TMDs)催化剂前驱体。(2)将步骤(1)中合成的催化剂前驱体转移在适于单手性单壁碳纳米管生长的单晶生长基底上或者直接在含有TMDs催化剂前驱体的基底上生长单手性单壁碳纳米管。(3)将步骤(2)中的基底进行两次化学气相沉积，即可制备出单手性单壁碳纳米管，以MoS2为催化剂前驱体为例，制备出的单壁碳纳米管中，(13,12)管含量≥90％，半导体性单壁碳纳米管含量≥95％，密度可达5‑10根/微米，克服了现有制备单手性单壁碳纳米管方法的局限性、多缺陷等问题。该方法在纳电子器件、生物医药和催化合成等高端领域有广阔应用前景。

Preparation of single-chiral single-walled carbon nanotubes

The invention discloses a preparation method of a single-chiral single-walled carbon nanotube. The preparation method of the single-chiral single-walled carbon nanotube is as follows: (1) A series of two-dimensional transition metal chalcogenides (TMDs) catalyst precursors are synthesized. (2) The catalyst precursor synthesized in step (1) is transferred to the single crystal growth substrate suitable for the growth of single-chiral single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), or directly to the substrate containing TMDs catalyst precursor to grow single-walled carbon nanotubes (SWCNTs). (3) Single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) can be prepared by two chemical vapor deposition on the substrate of step (2). Taking MoS2 as a catalyst precursor, the content of (13,12) SWCNTs is more than 90%, the content of semiconductor SWCNTs is more than 95%, and the density can reach 5 10/micron, which overcomes the limitations of existing methods for preparing single-walled carbon nanotubes (SWCNTs). Problems such as multiple defects. This method has broad application prospects in nanoelectronic devices, biomedicine and catalytic synthesis.

【技术实现步骤摘要】
一种单手性单壁碳纳米管的制备方法
本专利技术属于微纳米材料制备
，具体涉及一种单手性单壁碳纳米管的制备方法。
技术介绍
单壁碳纳米管具有完美的共轭结构和优异的物理性能，自1991年被日本科学家Iijima发现以来，便成为纳米科学领域中研究的热点之一。它也被认为是后摩尔时代纳电子器件中的主体材料。单壁碳纳米管看成是由层状石墨烯按照特定的两个矢量方向卷曲而成的一维纳米材料，根据结构的不同有金属性和半导体性之分。由于单壁碳纳米管优异的电学、光学及力学等性能使其在纳电子器件、能源转换、生物传感及复合材料等诸多领域具有广阔的应用前景。尤其在纳电子学领域，许多研究表明，硅基CMOS(互补金属氧化物半导体，ComplementaryMetalOxideSemiconductor)技术在2020年左右将达到其极限，在为数不多的替代材料中，碳纳米管是唯一可以通过减小器件直至5纳米节点而继续提高系统整体性能的材料。然而，当前制约单壁碳纳米管在纳电子器件领域，尤其是大规模集成电路中应用的关键问题在于碳纳米管的结构控制。那么，如何获得手性可控的单壁碳纳米管是碳纳米管领域研究中最令人关注的问题。现主要有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单手性单壁碳纳米管的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：(1)以二维过渡金属硫族化合物为催化剂前驱体；(2)将步骤(1)的催化剂前驱体加载在适于单壁碳纳米管生长的单晶生长基底上，然后置于石英管中在还原气氛下进行化学气相沉积，经过氧化、碳化后得到X2C纳米颗粒，其中X为二维过渡金属元素；(3)将步骤(2)中的基底再次在还原气氛下进行化学气相沉积，制备单手性单壁碳纳米管。

【技术特征摘要】
1.一种单手性单壁碳纳米管的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：(1)以二维过渡金属硫族化合物为催化剂前驱体；(2)将步骤(1)的催化剂前驱体加载在适于单壁碳纳米管生长的单晶生长基底上，然后置于石英管中在还原气氛下进行化学气相沉积，经过氧化、碳化后得到X2C纳米颗粒，其中X为二维过渡金属元素；(3)将步骤(2)中的基底再次在还原气氛下进行化学气相沉积，制备单手性单壁碳纳米管。2.根据权利要求1所述的一种单手性单壁碳纳米管的制备方法，其特征在于：所述二维过渡金属硫族化合物为MoS2、WS2、NbS2或TaS2。3.根据权利要求1所述的一种单手性单壁碳纳米管的制备方法，其特征在于：所述的二维过渡金属硫族化合物为MoS2，步骤(2)中催化剂前驱体进行化学气相沉积，在500℃下氧化30min，和650℃下碳化35min可以得到粒径均一的Mo2C纳米颗粒。4.根据权利要求1所述的一种单手性单壁碳纳米管的制备方法，其特征在于：步骤(2)中适合单壁碳纳米管生长的单晶基底包括SiO2/Si、ST-cut石英、a面α氧化铝或c面α氧化铝。5.根据权利要求1所述的一种单手性单壁碳纳米管的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的催化剂前驱体是在SiO2/Si基底上合成制备，该催化剂前驱体在应用于步骤(2)时，需要将SiO2...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡悦，刘大燕，钱金杰，黄少铭，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33