尖端上的催化剂颗粒制造技术

提供了一种尖端上的催化剂颗粒。还提供在金属尖端上形成金属催化剂颗粒的技术和金属尖端上的纳米结构。

【技术实现步骤摘要】

所述技术一般涉及纳米结构，更具体地涉及尖端上的催化剂颗粒。
技术介绍
近来，关于碳纳米管(CNT)和CNT应用已经进行了大量研究。所述应用中的一种涉及将CNT应用于场发射器件(FED)的电子发射器。通常，FED将外部电场施加到电子发射器的表面以利用量子力学隧道向外发射表面上的电子。CNT具有良好的导电率、良好的场增强效应、比金属低的功函和良好的场发射性能。此外，CNT具有良好的耐化学性能和良好的W^强度，因此允许用于制造耐用的电子发射器。J. Kong等A^Chem. Phys. Lett. 292, 567 (1988)中和J. Hafner等人在Chem. Phys. 296,195 (1998)中描述了 一种采用Fe和Mo或Fe金属颗粒作为催化剂、通过热化学气相沉积(CVD)法形成CNT的方法。最近，已经对利用各种金属催化剂在阴极上形成CNT的方法进行了研究。例如，S. H. Heo等人在Applied. Lett.卯，183109 (2007)中描述了 一种使用镍催化剂、通过等离子体增强CVD方法在钨尖上形成多壁CNT的方法。为了将CNT用作FED的场发射器，有必要在电场集中的阴极顶点周围形成CNT以使场发射器是电学上可靠的。因此，需要在阴极顶点周围形成催化剂颗粒。目前的一个缺点是难以可靠地控制催化剂颗粒。
技术实现思路
在一个实施方案中， 一种在金属尖端上形成金属催化剂颗粒的方法包括配置金属尖端与包含金属催化剂离子的电解质溶液相间隔。所述方法还包括向电解质溶液施加电压以从电解质溶液发射金属催化剂离子和使发射的金属催化剂离子附着到金属尖端。在一个实施方案中， 一种在金属尖端上形成纳米结构的方法包括在金属尖端上形成金属催化剂颗粒和在金属尖端上由所述金属催化剂颗粒形成纳米结构。在金属尖端上形成金属催化剂颗粒包括向包含金属催化剂催化剂离子，并且使所iiiL射的金属催化剂离子附着到金属尖端。提供本
技术实现思路
是为了以简化的形式引入构思的选择，该构思的选择将在下文的具体实施方式中进一步描述。本
技术实现思路
无意于确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也无意于用作确定所要求保护主题范围的辅助内容。附图说明图1是在金属尖端上形成金属催化剂颗粒的一种方法的一个示例性实施方案的流程图。图2~4是在金属尖端上形成金属催化剂颗粒的一种方法的一个示例 性实施方案的示意图。图5是在金属尖端上形成纳米结构的一种方法的一个示例性实施方案的流程图。图6是在金属尖端上形成纳米结构的一种方法的一个示例性实施方案的示意图。图7A和7B显示了示出场发射稳定性和场发射发射器I-V性能评价结果的图的示例性实施方案。具体实施例方式在以下详细说明中，参考所述附图，所述附图形成该详细说明的一部分。在附图中，类似的附图标记通常表示类似的组件，除非上下文另有说明。在详细说明、附图和权利要求中描述的示例性实施方案不是意图限制。在不脱离本文提出的主题的精神或范围的情况下，可以使用其它的实施方案，并且可以做出其它变化。将会容易地理解，可以以各种不同的配置来布置、取代、组合和设计如在本文中一般性描述和在附图中示出的本^^开申请的组件，所述各种不同的配置全部是明显可预期的，并且构成4^〉开申请的一部分。6还应理解，当一个元件或层祐L称为在另一个元件或层上时，所述元件或层可以是直接在所述另 一个元件或层上，或者可以存在中间元件或层。如本文所用的，表述和/或可包括一个或更多相关列出项目的任意和全部组合。在金属尖端上形成金属催化剂颗粒的方法图1是在金属尖端上形成金属催化剂颗粒的一种方法的一个示例性实施方案的流程图。参考图1,以框110开始，将金属尖端布置与电解质溶液相间隔。例如，可将金属尖端布置在电解质溶液上方。电解质溶液包含金属催化剂离子。在框120中，电源(例如外部电源)向电解质溶液施加电压，由此使电解质溶^JL射金属催化剂离子。在框130中，由于在金属尖端周围形成电场，所以发射的金属催化剂离子附着到金属尖端上。结果，在金属尖端上形成金属催化剂颗粒。图2~4是在金属尖端上形成金属催化剂颗粒的一种方法的一个示例性实施方案的示意图。参考图2,具有顶点202的金属尖端201布置为与电解质溶液203相间隔。金属尖端201例如可由金属(例如鵠、镍、铝、钼、钽或铌)或其合金形成。在一个实施方案中，金属尖端201上的顶点202可通过在电解质溶液中电化学腐蚀金属丝来形成。例如，可在氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中电化学腐蚀鵠丝来形成具有顶点的钨尖端。又如，可以在混有氬硫酸的氯化氩溶液中电化学腐蚀铝丝来形成具有顶点的铝尖端。在另一个实施方案中，金属尖端201上的顶点202可通it^J削金属丝来形成。可以将包含金属催化剂离子204的电解质溶液203设置在电极容器205内。金属催化剂离子204可由电解质溶液203中的金属催化剂形成。在一个实施方案中，金属催化剂离子204可以是当金属催化剂将其一些电子释放到电解质溶液203中时具有正电荷的金属阳离子。在另一个实施方案中，金属催化剂离子204可以是当金属催化剂从电解质溶液203获得一些电子时具有负电荷的金属阴离子。金属催化剂离子204例如可以包括镍离子、钴离子、钼离子、铁离子等或其组合。参考图3,外部电源301向电解质溶液203施加电压，这导致电解质溶液203从电解质溶液203向外发射金属催化剂离子204。在一个实施方案中，外部电源301连接在金属尖端201和电极容器205之间，以向电解质溶液203施加电压。在一个实施方案中，当金属催化剂离子204具有正电荷时，可施加电压以4吏得金属尖端201具有负电位且电解质溶液203具有正电位。在另一个实施方案中，当金属催化剂离子204具有负电荷时，可施加电压以使金属尖端201具有正电位且电解质溶液203具有负电位。施加到电解质溶液203的电压产生静电力。所产生的静电力可4吏金属催化剂离子204朝电解质溶液203的表面聚集。朝电解质溶液203表面聚集的金属催化剂离子204可以表现出相互的静电排斥。此时，当施加超过阈值电压的电压时，金属催化剂离子204可克服电解质溶液203的表面张力，从而使金属催化剂离子204从电解质溶液203表面发射出去。阈值电压是指施加到电解质溶液203中的临界电压，它是金属催化剂离子650可存在于电解质溶液203中的上限电压(尽管存在金属催化剂离子650相互之间的静电排斥和与电解质溶液203之间的静电排斥)。通过电压在金属尖端201周围形成的电场将从电解质溶液203发射的金属催化剂离子204引向金属尖端201。在一个实施方案中，该电场集中在金属尖端201的顶点202上，因此所发射的金属催化剂离子204可以附着到金属尖端201的顶点202上。所附着的金属催化剂离子204可从金属尖端201接受电子或者将电子供给到金属尖端201,从而使金属催化剂离子204还原或氧化成金属尖端201上的金属催化剂原子。参考图4,金属催化剂颗粒401形成于金属尖端201上。在金属尖端201上还原或氧化的金属催化剂原子彼此结合形成金属催化剂颗粒401。金属催化剂颗粒401可以以薄膜的形式形成于金属尖端201上。在一个实施方案中，金属催化剂颗粒401可以在电场集中的金属尖端201的顶点202周围形成。金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在金属尖端上形成金属催化剂颗粒的方法，包括：　将金属尖端布置为与电解质溶液相间隔，所述电解质溶液包含金属催化剂离子；　向所述电解质溶液施加电压以从所述电解质溶液发射所述金属催化剂离子；和　使所述发射的金属催化剂离子附着 到所述金属尖端。

【技术特征摘要】
US 2008-8-21 12/196,0921.一种在金属尖端上形成金属催化剂颗粒的方法，包括将金属尖端布置为与电解质溶液相间隔，所述电解质溶液包含金属催化剂离子；向所述电解质溶液施加电压以从所述电解质溶液发射所述金属催化剂离子；和使所述发射的金属催化剂离子附着到所述金属尖端。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述金属尖端是通it^金属氢氧化 物溶液中电化学腐蚀金属丝形成的。3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述金属氢氧化物溶液包括氢氧化钾或氢氧化钠。4. 根据权利要求l所述的方法，其中所述金属尖端是由选自钨、镍、铝、 钼、钽和铌中的至少一种材料形成的。5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述金属催化剂离子包括选自镍离 子、钴离子、钼离子和^l离子中的至少一种。6. 根据权利要求1所述的方法，其中向所述电解质溶液施加电压以从所 述电解质溶^JL射所述金属催化剂离子包括向所述电解质溶液施加所述 电压以使所述金属催化剂离子之间的静电排斥作用能够克服所述电解质 溶液的表面张力。7. 根据权利要求1所述的方法，其中使所^JC射的金属催化剂离子附着 到所述金属尖端包括向所述金属尖端施加电压以将所^1射的金属催化 剂离子吸引向所述金属尖端。8. 根据权利要求1所述的方法，其中使所^JL射的金属催化剂离子附着 到所述金属尖端包括将所U射的金属催化剂离子还原或氧化成为所述 金属尖端上的金属催化剂原子。9. 根据权利要求1所述的方法，其中施加所述电压以使所述电解质溶液 具有正电位且所述金属尖端具有负电位。10. 根据权利要求1所述的方法，其中施加所述电压以使所述电解质溶液 具有负电位且所述金属尖端具有正电位。11. 根据权利要求1所述的方法，其中使所i^射的金属催化剂离子附着到所述金属尖端包括调节从所述电解质溶液向所述金属尖端移动的所述 金属催化剂离子的电荷量以确定所述金属催化剂颗粒的尺寸。12. —种在金属尖端上形成纳米结构的方法，包括在金属尖端上形成金属催化剂颗粒；和在所述金属尖端上由所述金属催化剂颗粒形成纳米结构，其中在所述金属尖端上形成所述金属催化剂颗粒包括向包含金属催化剂离子的电解质溶液施加电压以从所述电解质溶滴发 射所述金属催化剂离子；和使所i^射的金属催化剂离子附着到所述金属尖端。13. 根据权利要求12所述的方法，其中所述金属催化剂离子包括选自镍离 子、钴离子、钼离子和铁离子中的至少一种。14. 根据权利要求12所述的方法，其中向包含金属催化剂离子的所述电解 质溶液施加所述电压以从所述电解质溶^...

【专利技术属性】
技术研发人员：金龙协，金曰濬，
申请(专利权)人：首尔大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：KR[]