一种氮、硼掺杂非晶碳中空纤维膜的制备方法   0    0

本发明公开了一种氮、硼掺杂非晶碳中空纤维膜的制备方法，本发明采用氨硼烷作为氮、硼掺杂剂，苯甲醚作为非晶碳源，铜纤维为生长基底，通过气相法在基底上制备出氮、硼掺杂非晶碳纤维膜，纤维膜厚度从数纳米厚度到100纳米。表面生长有碳纤维膜的铜纤维，经过氯化铁溶解去除后，制备成氮、硼掺杂非晶碳中空纤维膜。本发明以氮、硼为掺杂剂，氮、硼原子的引入，易于非晶碳在铜纤维表面的异质成核；苯甲醚作为碳源，苯甲醚中的氧原子高温下对铜氧化刻蚀，在还原性气体氢的作用下，铜纤维表面粗糙度增加促进非晶碳的生长。制备的氮、硼掺杂非晶碳中空纤维，膜厚度可控、尺寸均匀、膜连续无气孔且表面粗糙度小。

1.一种氮、硼掺杂非晶碳中空纤维膜的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
步骤
1.以铜纤维为衬底，放入化学气相沉积系统中的石英管中；
步骤
2.将氨硼烷装入石英鼓泡器中，鼓泡器一端连接载气氩氢，其中氢气体积占5%，一端连接化学气相沉积系统，通过载气将氨硼烷蒸气载入化学气相沉积系统中；载有氨硼烷蒸气的载气流量通过气体质量流量计控制，载气流速为10‑50 sccm；装有氨硼烷的石英鼓泡器加热温度为40‑90 ℃；
步骤
3.将苯甲醚装入石英鼓泡器中，鼓泡器一端连接载气氩氢，其中氢气体积占5%，一端连接化学气相沉积系统，通过载气将苯甲醚蒸气载入化学气相沉积系统中；载有苯甲醚蒸气的载气流量通过气体质量流量计控制，流速为20‑100 sccm；所述的氨硼烷与苯甲醚的质量比为0.025:5；
步骤
4.将化学气相沉积系统中的石英管，升温至900～1100℃，升温速率为20～30℃/min；温度升至900～1100℃后保温，保温时间为20～60 min；
步骤
5.管式电炉、石英管停止加热，开启管式炉，将石英管室温环境下快速冷却到室温，然后取出基底，在铜纤维表面获得氮、硼掺杂的非晶碳薄膜；氮、硼掺杂浓度相同，其中氮原子的浓度为0.5‑40 %；
步骤
6.步骤5产物通过三氯化铁的盐酸溶液浸泡，溶解去除铜，获得硼、氮掺杂非晶碳中空纤维膜，膜厚度0.5μm‑1000μm。

2.根据权利要求1所述的一种氮、硼掺杂非晶碳中空纤维膜的制备方法，其特征在于：
所述的铜纤维的尺寸为0.5μm至1000μm。

3.根据权利要求1所述的一种氮、硼掺杂非晶碳中空纤维膜的制备方法，其特征在于：
所述的铜纤维替换为镍纤维或铜镍合金纤维。

4.根据权利要求1所述的一种氮、硼掺杂非晶碳中空纤维膜的制备方法，其特征在于：
石英管替换为刚玉管。