专利名称：纳米碳管的金属镀层方法
纳米碳管的金属镀层方法
技术领域：
本发明系与纳米碳管有关s尤其系指一种使用金属镀层处理剂在纳米碳 管进行金属镀层的方法。
背景技术：
纳米碳管(Carbon Nanotube; CNT )是日本NEC资深研究员饭岛澄男(Sum i o Iijiraa)教授在公元1991年以电弧放电法制备C60时，用穿透式电子显微镜 观察碳的团簇时意外发现的。依据不同的成长方式，纳米碳管的型态一般分 为直怪是数个纳米的单层纳米碳管，以及直怪是数十个纳米的多层纳米碳管， 这两者的管壁厚度仅数个纳米。根据碳原子在纳米碳管中的排列结构不同， 可得具半导体或导体特性的纳米碳管，这让它不仅可使用在场发射显示器，
更可应用在储氢材料、生物医学、晶体管等方面。在众多的显示技术中，场 发射显示器(Field Emission Display; FED)号称是最有机会取代LCD的新 技术。FED的技术原理类似传统的阴极射线管(Cathode-Ray Tube; CRT)， 因此具有较小的启动电压与较高的电流密度；而场发射原理为利用电极尖端 曲率半怪小，电子容易射出， 一般的电子枪亦是利用此原理打出电子；因此 纳米碳管场发射显示器的原理与电子枪相同，由于纳米碳管具有较小的直怪， 电子更容易被激发出来，也因此纳米碳管(Carbon Nanotube; CNT)是目前 诸多场发射子的替代材料中具有良好场发射特性的一种材料。
为使纳米碳管发挥它的特性，于实际应用上会利用无电金属镀层方法使 纳米碳管表面镀上一金属镀层。而无电金属镀层方法是在不具有导电性的基 材上形成金属膜方法的一种， 一般使用是藉由预先黏着至基材作为触媒的稀 有金属(如钇)而活化有关的方法，并做无电镀层用的前处理。迄今，已有使 用 一种藉由在以SnC12的氢氯酸溶液处理后藉由浸渍于PdC12水溶液中而使Pd吸附在基材上的方法，或一种藉由含有Sn及Pd的胶体溶液使Pd被支撑于表面上的方法，但此等方法具有许多使用Sn所需的复杂的处理步骤等问题。因此目前已有许多能够与此等稀有金属形成错合物的具有官能基的硅烷偶合剂的方法，如日本特许公报第昭59-52701号、日本公开特许公报第昭60-181294号、日本公开特许第昭61-194183号及日本特许公报第平3-44149号所揭示的内容，均为能在表面上支撑使用以作为无电镀层的触媒的贵金属(如Pd)方法，甚至目前也有能够轻易应用于粉末状材料或镜面材料的无电镀层方法及其金属镀层处理剂，如台湾公告438905号专利所揭示。
但是利用前述这些无电金属镀层方法使纳米碳管镀上金属镀层时，往往无法将纳米碳管个别分散均匀后再镀上金属镀层，如图1与图2所示，就是纳米碳管10因彼此间范德瓦耳斯力(van der Waals' forces)与靜电力造成聚集，于是在镀上镍镀层20后，纳米碳管10表面并未充分镀上镍镀层20 ;所以要把纳米碳管个别分散到很均匀不容易，所以很多相关研究或实际应用的生产制作技术会做出时好时坏的结果，再现性很不稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术方案是提供一种纳米碳管使用金属镀层处理剂的金属镀层方法，不但能使纳米碳管个别分散，进而使结构表面充分金属镀层，提高纳米碳管本身导电传输特性。
为解决上述问题，本发明可采用如下技术方案将纳米碳管依序放入分散液以及金属镀层处理剂，或是将纳米碳管放入同时有金属镀层处理剂与分散液的溶液中，并利用超音波震荡使纳米碳管确实个别分散，然后进行无电镀层得到该金属镀层的纳米碳管，该分散液可为低碳数醇类溶液。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果利用纳米碳管本身的物理及化学惰性佳不会与其它材质产生反应的特性，不但能使纳米碳管于使用金属镀层处理剂在金属镀层时，使的能分散均句，且能使纳米碳管结构表面充分金属镀层，解决以往镀层分布不均匀的问题，甚至使用在场发射显示器时，能提高纳米碳管本身在电场作用下，更具有非常大的场增强因子，使电子束更容易被释出，并提高发射的电流量密度。
以下结合图式及实施方式对本发明作进一步说明。
图i是习知金属镀层方法将镍金属镀于纳米碳管后的示意图；图2是图i的镍金属镀于纳米碳管后的放大示意图；图3是本发明的流程示意图4是本发明一较佳实施例的镍金属镀于纳米碳管示意图；图5是图4的镍金属镀于纳米碳管的放大示意图。
具体实施方式
请参图3至图5所示，本发明纳米碳管的金属镀层方法流程及结果，其中本发明的一实施方式是先取适当长度的纳米碳管30于器具上，将纳米碳管30放入醇类溶液中，用超音波震荡三秒后取出，用水中超音波清洗三秒，重
复清洗步骤三次。在该实施方式中所采用的各步骤化学溶液的成分及配合的
操作条件如下操作条件
(一) 氢氧化钠(NaOH)、水(H20)与醇类(CJ^"0H)的混合溶液(含醇类溶液5~30%较佳)，80°C ;
(二) 硫酸(H2S04)、水(H20)与醇类(Ok"0H)的混合溶液(含醇类溶液5~30%较佳)，室温；
(三) 钯活化溶液(含氯化钯(PdCl2)、氯化亚锡(SnCl2)、盐酸(HC1)、水(H20)与醇类(CnH加"0H)的混合溶液(含醇类溶液5~30%较佳))、30°C-45°C ;
(四) 硫酸镍(NiSOO 、焦磷酸钠(Na必07)、次磷酸钠(NaHdP02)、水与醇类的混合溶液(含醇类溶液5%~30%较佳)，50°C-60°C ， pH10 11 。
步骤1 :将清洗完的纳米碳管放入操作条件(一)的溶液中，进行超音波震荡IO秒后持续浸泡并搅拌约3分钟后，将纳米碳管用水清洗并超音波震荡5秒。步骤2:接着将纳米碳管放入操作条件(二)的溶液中，进行超音波震荡IO秒后持续浸泡并搅拌约1分钟后，将纳米碳管用水清洗并超音波震荡5秒。
步骤3 :然后将纳米碳管依序放入操作条件(三)的溶液中，分别进行超音波震荡3秒后持续浸泡并搅拌约数分钟后，将纳米碳管用水清洗并超音波震荡5秒。
步骤4:最后将纳米碳管放入操作条件(四)的溶液中，进行超音波震荡20秒同时稍微搅拌后，将纳米碳管用水清洗并超音波震荡5秒，将纳米碳管取下烘干即完成具有镍镀层40的纳米碳管30 。
上述藉由操作条件(一)至(四)的溶液及金属镀层处理剂的使用，并运用超音波震荡的金属镀层方法，不但能让纳米碳管30分散均匀，且使纳米碳管30结构表面管壁充分镀上镍镀层40 ，进而能提高纳米碳管本身导电传输特性，解决以往因纳米碳管间聚集而导致镀层分布不均匀的问题。
本发明另一实施方式的纳米碳管的金属镀层方法，各步骤与化学溶液的成分及配合的操作条件如下
操作条件
(一) 钯活化溶液(含氯化钯(PdCl2)、氯化亚锡(SnCl2)、盐酸(HC1)、水(H20)与醇类(CJk"0H)的混合溶液(含醇类溶液5%~30%为最佳))，30。C-45
。c ;
(二) 硫酸镍(NiS04)、焦碟酸钠(Na4P20 )、次磷酸钠(NaH2P00 、水与醇类的混合溶液(含醇类溶液5%~30%为最佳)，50°C-60°C ， pH10~ll 。
步骤1 :将纳米碳管截成每段约3 5mm ，加入适量硝酸与硫酸的混合液(硝酸硫酸=1 :3)，用超音波震荡并加热至65。C 75。C持续90分钟后，加入4倍量以上的水稀释再进行过滤，将收集到的纳米碳管30再用水清洗过滤数次可得到分散的纳米碳管30 。
步骤2 :将清洗完的纳米碳管依序放入操作条件(一)的溶液中，分别进行超音波震荡数分钟后过滤，用水清洗滤纸上的纳米碳管30数次。
步骤3 :将清洗完的碳管放入操作条件(二)的溶液中，进行超音波震荡10秒后过滤，用水清洗滤纸上的纳米碳管数次后烘干，即完成具有镍镀层40
6的纳米碳管30。
本发明不但能使纳米碳管于使用金属镀层处理剂在金属镀层时，使纳米碳管能分散均匀，且能使纳米碳管结构表面管壁充分镀层，解决以往镀层分布不均的问题。当然对本发明而言，最重要的是以各操作条件中使用的各种溶液配合金属镀层处理剂，并利用超音波震荡，促使纳米碳管能个别分散，以利金属无电镀层方法的实施，进而得到该金属镀层的纳米碳管。例如前述各操作条件中使用的各种溶液为醇类溶液、带有硫醇官能基的界面活性剂、带有磺酸官能基的界面活性剂或带有硫醇官能基与磺酸官能基二者均有的界面活性剂(如HS-(CH2)n-S03Na)，而该金属镀层则是以铜或镍或金进行该无电镀层或是使用其它金属镀层处理剂等等，均属于本发明的范围，在此不再赘述。
权利要求
1.一种纳米碳管之金属镀层方法，其包括下列步骤提供适量的奈米碳管；将前述奈米碳管置放于分散液以及金属镀层处理剂中，并利用超音波震荡使奈米碳管个别分散均匀；进行无电镀层，得到该金属镀层之奈米碳管。
2. 如权利要求i所述纳米碳管的金属镀层方法，其中系先取奈米碳管放 入分散液中，然后连同奈米碳管与分散液以超音波中震荡，使奈米碳管个别 分散均匀分散后，再使用金属镀层处理剂进行无电镀层。
3. 如权利要求1所述纳米碳管的金属镀层方法，其特征在于先将分散 液加入金属镀层处理剂，然后取适量的纳米碳管放入金属镀层处理剂暨分散 液的溶液中，接着再利用超音波震荡使纳米碳管个别分散均匀分散于金属镀 层处理剂暨分散液的溶液中，然后进行无电镀层得到该金属镀层的纳米碳管。
4.如权利要求1 ~ 3项中任意 一 项所述纳米碳管的金属镀层方法，其特征 在于分散液为醇类溶液。
5. 如权利要求4所述纳米碳管的金属镀层方法，其特征在于分散液的 分子式为CnH2n+lOH 。
6. 如权利要求5所述纳米碳管的金属镀层方法，其特征在于分子式的 n小于5 。
7. 如权利要求1 ~3项中任意一项所述纳米碳管的金属镀层方法，其特征 在于带有硫醇官能基的界面活性剂为分散液。
8. 如权利要求1~3项中任意一项所述纳米碳管的金属镀层方法，其特征 在于带有磺酸官能基的界面活性剂为分散液。
9. 如权利要求1~3项中任意一项所述纳米碳管的金属镀层方法，其特征 在于带有硫醇官能基与磺酸官能基的界面活性剂为分散液。
10. 如权利要求9所述纳米碳管使用的金属镀层方法，其特征在于磺酸 官能基的界面活性剂为HS- (CH2) n-S(Ma 。
全文摘要
本发明公开了一种纳米碳管的金属镀层方法，主要是利用低碳数的醇类溶剂、带有硫醇或磺酸官能基的界面活性剂，并利用超音波震荡将纳米碳管充分分散于无电解镀液中，进而使纳米碳管表面充分带有镀层，解决以往纳米碳管间因聚集而导致镀层分布不均匀的问题。
文档编号C01B31/08GK101633500SQ20081002138
公开日2010年1月27日 申请日期2008年7月21日 优先权日2008年7月21日
发明者徐志宗, 王裕民 申请人:富士康(昆山)电脑接插件有限公司;鸿海精密工业股份有限公司