在碳纳米管上沉积金属或准金属的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于在碳纳米管（ＣＮＴ）上沉积金属或准金属的方法和系统。本发明专利技术的方法包括将ＣＮＴ粉末在反应器中均化，并且由包含所述金属或准金属的烷基化物前体使用在所述反应器内实施的化学气相沉积技术在均化的ＣＮＴ粉末上沉积所述金属或准金属。所述方法可用于通过在ＣＮＴ上沉积Ｓｉ而在所述ＣＮＴ的表面制造纳米结构的ＳｉＣ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在碳纳米管上沉积金属或准金属的方法和系统本专利技术涉及在碳纳米管(CNT)上沉积金属或准金属的方法和工业系统。碳纳米管是在制造金属基体(制造金属-CNT合金)或复合陶瓷方面非常有前途 的增强材料。然而，试验已表明，在这样的应用中，CNT的力学性能低于预期的那些。已经 发现解释这些结果的若干种原因。一方面，当将CNT置于使它们的结构和它们的性能恶化并使它们的增强性能降低 的氧化气氛中时，它们具有与金属基体相互作用的倾向。而且，CNT和金属基体之间的界面 结合是弱的，这增大了粘合力(cohesion)损失的风险。而且，在金属-CNT合金的制备期间，所达到的温度导致碳纳米管之间的反应，该 反应产生碳化物。这损害了纳米管的微结构和界面性质。为了解决该问题，已经提出了若干种方法1-所提出的第一种方法在于向碳纳米管的壁上沉积无机材料例如金属的层。为了这样做,存在若干种沉积方法a)_湿法途径该方法是简单的并且可以在低温下进行。然而，难以完全清洗掉产物的残余物和 精确地控制沉积在CNT表面的颗粒的尺寸。而且，CNT的高表面张力和高疏水性使它们难 以润湿。最后，所述颗粒可以不可控方式填充CNT的空穴。b)-蒸气途径(物理气相沉积(PVD)或金属有机化学气相沉积(CVD))蒸气途径最佳地改善了对沉积的控制，因为可改变流动速率和暴露时间。由此可 以精确地控制颗粒在CNT表面的生长。然而，合适的反应性分子的缺乏将该方法的应用限 于金属沉积。而且，在CNT上进行的沉积实验已经表明，难以成功地在CNT表面完美地沉积精细 且均勻的膜。这是因为这些技术可适用于平坦的基底；对于纳米管，它们的效力降低，对于 纳米管束更是如此。C)-固体途径已经尝试各种固体途径方法以改善气相沉积工艺。^fc Q. Kuang 入 白勺 t M "Controllable fabrication of Sn02-coatedmultiwalled carbon nanotubes by chemical vapor deposition" (Carbon, 44(2006)，第1166-1172页)中描述了一种通过将SnH4前体注入到在550°C下加热并且处 于23. 2托即3X 10_2巴的压力下的反应器中而沉积二氧化锡的方法。该方法需要使用硝酸 来纯化CNT。一种描述于例如专利US 2006/0043649A1中的方法被开发用于硼的沉积。该方法 在于将MgB2粉末与用氢氟酸(HF)纯化的CNT混合。一旦混合，便用铊箔包住所述组合体 (assembly)并且将其置于处于1100°C和0. 5托即6X 10_4巴的压力下的炉子中。一种描述于 L. Fu，Z.Liu 等人的标题为"Carbon Nanotubes Coated withAlumina as Gate Dielectrics of Field Transistor” 的文章(Adv. Matter，2006，18，第 181-185 页)中的方法被开发用于沉积铝。该方法使用超临界途径。将CNT溶解在含有硝酸铝九水合物的乙醇溶液中。在35°C下注入超临界C02。形成乙醇和CO2的混合溶液并且其使硝酸 铝九水合物溶解。然后将该组合体在80°C下加热6小时。最后，已经尝试以有机前体尤其是乙酰丙酮合铜(II)为原料的铜沉积实验。CNT 用硝酸进行纯化，然后通过所述前体进行浸渍，然后置于处于30(TC下并且具有200ml/ min的氢气流速的炉子中30分钟。该实验描述于G.Wenli，Ζ. Yue, L. Tongxiang的题 % "Preparation of Copper Coated Carbon Nanotubesby Decomposition of Cu (II) acetylacetonate in Hydrogen Atmosphere，，的文章(J. Mater. Sci. , 41, 2006,第 5462-5466 页)中。这些技术难以变换为连续生产并且需要限制性的条件。而且，CNT必须进行纯化 以改善沉积效率。2- Il 二CVD Mfffli寸碰*_气遍_傭_辦 _ 上沉积硅保护层。具体地说，J.Vac.于 2003 年 5 月 27 日在 Sci. Technol.，B21 (3)，May/June2003 中 发表的标题为"Effect of Chemical Vapor Deposition Energy Sources onthe Structure of SiC Prepared by Carbon Nanotubes-Confined Reaction，，的文章描述了以含有娃的 前体例如四甲基硅烷(TMS)为原料获得在表面处包括纳米结构的碳化硅(SiC)的CNT的方法。四甲基硅烷的转化在以间歇模式运行的小容量反应器中进行并且在高于1100°C 的温度和10毫巴的压力下进行。由于对温度和压力所强加的限制性条件，该方法不能在工业规模的制造中采用。还可提及由文献Dl组成的现有技术，文献Dl对应于Serp，P.等人的题为 "Controlled—growth of platinum nanoparticles on carbon nanotubes ornanospheres by MOCVD in fluidized bed reactor" WtijM^l (Journal de PhysiqueIV, Editions de Physique, Les Ulis Cedex FR，第 12 卷，第 4 期，2002 年 6 月 1 日(2002-06-01)，第 PR4-29 页，XP009062695 ISSN 1155-4339)。这是使用CVD沉积技术向CNT上沉积钼的方法。该出 版物更具体地描述了使得可通过流化床CVD沉积而在CNT上沉积钼的实验条件。这些条件 强加了低于大气压的低压和CNT的化学(酸)处理以容许钼附着到CNT上。该方法适用于 催化剂载体的制造。在文献D2W0 2007/088292A (Commissariat Energie Atomique ) 中描述了制造用于电化学反应器的电极的方法。在该方法中，通过在CNT上的DLI-M0CVD 进行催化剂的沉积。该催化剂为钼。这种情况下的方法在于将钼喷射到置于基底上的以由 CNT构成的多孔碳制成的扩散层上(液体途径)。可能的应用与Dl相同。^t Y. H. Wang, Y. N. Li, J. B. Zang, H. Huang ^ H 力 “Microstructure andThermal Characteristic of Si Coated Multiwalled Carbon Nanotubes，，的文献 D3 (Nanotechnology, 17，2006，第 3817-3821 页)中描述了 向 CNT 上沉积 Si 的方法。该方 法类似于之前所描述的第二种方法。然而，在这种情况下，使用硅烷(SiH4)作为前体。而 且，沉积经由相继的沉积循环进行。必须进行若干次真空和气体注入循环以容许充分的沉 积。温度为约550°C并且使真空达到10-6毫巴。一次循环持续若干小时。本文档来自技高网...

【技术保护点】
向碳纳米管（ＣＮＴ）上沉积金属或准金属的方法，其特征在于其包括：－将ＣＮＴ粉末在反应器中均化，－以由选自锡、铝或铜的所述金属或者选自硅、硼或锗的所述准金属的烷基化物形成的前体为原料，通过在所述反应器内进行的气相沉积技术，在该均匀的ＣＮＴ粉末上沉积该金属或准金属；所述气相沉积在反应器中在大气压和低于１０００℃的温度下进行，所述前体以气体形式注入到所述反应器中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：瑟奇博德雷，丹尼尔科查德，埃里克杜蒂尔，帕特里斯盖拉德，达米安沃伊里，
申请(专利权)人：阿克马法国公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]