用于生产纳米结构的方法和设备的制作方法

专利名称：用于生产纳米结构的方法和设备的制作方法
用于生产纳米结构的方法和设备本发明涉及纳米结构的生产，且在本发明的优选实施例中，本发明 用于在连续成批处理工艺中形成碳纳米管。术语納米技术通常用于指称尺寸在1. 0 nm与100. Onm之间的物体。 自从在40多年前提出纳米技术的理论以来，納米技术已经成为发展最 为迅速的科学领域之一。纳米结构的成批生产对于将其整合在日常用品中而言是很关键的。 最近有报告提出了多种用于成批生产纳米结构的方法和设备。这些方法 中的绝大多数方法利用等离子体或非常热的炉具来生产原子碳蒸气，所 述原子碳蒸气随后被冷凝到适当的基板上。这使得形成了包括納米管的 碳纳米结构阵列。如杲在生产中提供的是原子金属，则主要形成的是单 壁纳米管，且在没有原子金属的情况下通常形成的是多层碳纳米管。连同納米管一起还产生了较宽范围的颗粒尺寸。这些颗粒中的一些 颗粒将总是原子碳及其簇群，所述原子碳及其簇群由于对环境或人类健 康产生的未知影响而成为了一些争论的焦点且因此所述原子碳及其簇 群向大气中的释放成为人们所关注的问题。目前认为这些颗粒可能易 于通过皮肤被吸收或者被吸入、可能导致出现癌变和/或可能会千扰主 要器官如心脏和肺。在第一方面中，本发明提供了一种生产纳米结构的方法，所述方法述壳体内形:气体流；将含氣气体^输进入所述壳体内；在所述壳体内， 实施以下步骤由所述气体流内包含的所述組分形成纳米结构、使所述 因此形成的纳米结构与所述气体流分离开来以便随后收集所述纳米结 构、并且通过4吏所述纳米结构形成过程的副产物与所述含氣气体进行反 应而从所述气体流中去除所述副产物；并且从所述壳体中排出所述气体流。所述方法因此提供了一种用于以简单且环境安全的方式批量生产 纳米结构如碳纳米管的新的使能技术，所述技术可利用低成本电源和真 空部件。该生产工艺的各方面可被设置在简单且紧凑的壳体中，由此限 制了使用者对于具有潜在危险性的副产物如碳纳米颗粒的暴露。所述纳米结构优选在相应的中空阴极反应器中形成，且在相应的中 空阴极反应器中优选从所述气体流中去除所述副产物。因此，在第二方面中，本发明提供了一种生产纳米结构的方法，所述方法包括以下步骤 使包含所述纳米结构的组分的气体到达第 一 中空阴极反应器以便形成 所述纳米结抅；使所述纳米结构与来自所述第 一中空阴极反应器的气体 排出物分离开来以便收集所述纳米结构；并且随后通过使所迷排出气体 与含氧气体一起通过第二中空阴极反应器而从所述排出气体中去除所 述纳米结构形成过程的副产物。可通过低成本电源来为中空阴极反应提供能量。所述低成本电源通 常具有较小的尺寸并安全地在低频下运行。在中空阴极反应器中获得的 气体温度足以用于进行在生产纳米结构以及从排出气体中去除碳纳米 颗粒的过程中发生的气体反应。该方法中的对中空阴极材料和工艺气体的选择的多样性提供了允 许装置的使用者生产出不同类型和不同质量的碳纳米结构的阵列的优 点。所述第一中空阴极反应器优选包括位于固体导电本体中的平行的 孔隙阵列，所迷固体导电本体优选由铝、铜、不锈钢、鵠和石墨中的一 种形成，其中由到达所述固体导电本体的气体产生等离子体。包含金属的气体可通过所述第一中空阴极反应器以便形成金属纳 米结构，其中所迷气体中包含的金属有利地为Fe、 Ni、 Mo、 Co、 Pt和 Pd。所述金属纳米结构提供了表面，碳纳米结构可从所述表面生长出来。 所述包含金属的气体可与可受到电子激发的气体如氩、氦和氮一起通过 所迷第 一中空阴极反应器，所述可受到电子激发的气体可启动并促进金 属纳米结构的形成。另一种可选方式是或此外，包括例如乙炔、甲烷、乙烷、 一氣化碳、 二氧化碳、甲醇、乙醇、四氟甲烷和六氟乙烷中的至少一种的含碳气体 可通过所述第 一中空阴极反应器以便形成碳納米结构。有利的方式是，使所述含碳气体与可受到电子激发的气体如氩、氦和氮中的至少一种一起通过所述第 一 中空阴极反应器。优选利用多个所迷第一中空阴极反应器形成所述纳米结构。 可利用单个静电沉降器或处于相同或不同电压下的静电沉降器阵列使所述纳米结抅与所述气体分离开来，所述单个静电沉降器或处于相同或不同电压下的静电沉降器阵列有利地能够收集所有或多种纳米结动的方向而增力口。所述纳米结构还可通过被收集在基板上而与所述气体分离开来。可 例如利用液氮而将所述基板冷却至低于室温的温度或在存在含氣气体 如氡、空气、乙醇、甲醇、过氣化氢和臭氧中的至少一种的情况下将所 述基板加热至高于室温的温度。这有利地去除了所不希望的反应副产 物，所述不希望的反应副产物也与来自所述纳米结构形成过程的气体分 离开来。基板的使用有利地使得能够通过利用例如负栽闭锁装置(load lock)实现基板隔离而由此去除收集到的所述纳米结构。所述第二中空阴极反应器优选是位于固体导电本体中的平行的孔 隙阵列，所述固体导电本体优选由与所述第一中空阴极反应器相同的材 料形成，其中由到达所述固体导电本体的气体产生等离子体。含氣气体 如氣、空气、乙醇、甲醇、过氣化氢和臭氧优选与可受到电子激发的气 体如氩、氮和氦中的 一种一起被优选供应至所述第二中空阴极反应器。在第三方面中，本发明提供了用于生产纳米结构的设备，所迷设备在所迷壳体内形成气体流的器具和用于接收含氣气;的器具,、所迷壳体 包含用于由所述气体流内包含的所述组分形成纳米结构的器具、用于使 所述因此形成的纳米结构与所述气体流分离开来以便随后收集所述纳 米结构的器具、和用于通过使所述纳米结构形成过程的副产物与所述含 氣气体进行反应而从所述气体流中去除所述副产物的器具，所述壳体进 一步包括用于从所述壳体中排出所述气体流的器具。在第四方面中，本发明提供了用于生产纳米结构的设备，所迷设备 包括第 一中空阴极反应器、用于将包含所述纳米结构的组分的气体供应 至所述第 一 中空阴极反应器以便形成所述纳米结构的器具、用于使所述纳米结构与来自所述第 一 中空阴极反应器的气体排出物分离开来以便 收集所述纳米结构的器具、用于随后接收所述排出气体的第二中空阴极 反应器、和用于将含氧气体供应至所述第二中空阴极反应器以便从所述 排出气体中去除纳米结构形成过程的副产物的器具。上面结合本发明的方法方面描述的4支术特征同等地可应用于设备 方面且反之亦然。下面，通过实例并结合附图对本发明的优选特征进行描述，其中

图1示出了用于生产纳米结构的设备的总体示意图；图2示出了用于形成纳米结构的装置的第一实施例；图3示出了用于形成纳米结构的装置的第二实施例；图4示出了用于形成纳米结构的装置的第三实施例；图5示出了用于收集纳米结构的装置的第一实施例；图6示出了用于收集纳米结构的装置的第二实施例；图7示出了用于从气体中去除来自納米结构形成过程的副产物的装置的第一实施例；和图8示出了用于从气体中去除来自纳米结构形成过程的副产物的装置的第二实施例。图1示意性地示出了一种用于生产纳米结构的设备。该设备包括壳 体或本体2,在所述壳体或本体中设置了用于形成纳米结构的第一装置 8、用于收集由第一装置8形成的纳米结构的第二装置10、和在气体流 被排出本体2之前从气体流中去除来自纳米结构的形成过程的反应副产 物的第三装置12。本体2包括用于接收用于生产纳米结构的气体的入口 4、 H和用于接收用于从气体流中去除副产物的气体的入口 16。入口 4 和14也可用于接收用于从气体流中去除副产物的气体。本体2还包括 用于将排出气体从所述本体中朝向机械真空泵排出的排出口 6。图2、图3、图4分别更详细地示出了用于形成纳米结构的第一装 置的各个实施例8a、 8b和8c。在图2所示的第一实施例中，本体2包括大体上呈圆柱形的本体，所迷大体上呈圓柱形的本体具有与其大体上共轴地被布置的用于接收在本体2内形成气体流的气体的第一形成装置气体入口 4。第一装置8a 包括位于本体2内的不导电内壳20。内壳20支承着大体上呈圓柱形的 导电块体22。块体22具有在其中形成的具有轴向取向的多个孔隙。内 壳20还支承着大体上呈环形形状的阳极24。多个穿孔的阳极点26沿块 体22的近似于平的面的外周的方向从阳极24延伸出来。这种阳极点可 有助于在块体22的孔隙中的每个孔隙中保持等离子体和中空阴极效应。设置了电源28以便为块体22提供电荷使所述块体达到阴极(负) 电位且使阳极24达到阳极(正)电位。来自第一装置8a的气体出口在 图2中被标记为40,来自第一装置8a的气体流排出物从所述气体出口 被传输至第二装置10。在图2所示的第一装置8a的应用中，包含金属的化合物如茂金属 (metalocene)、金属海绵(metal sponge)、有机金属化合物和金属 卣化物中的至少一种的蒸气通过第一形成装置气体入口 4和阳极24被 连续地或周期性地传输至块体22,其中包含金属的化合物在等离子体中 被离解成金属的原子形式。包含金属的蒸气可与可受到电子激发的气体 如氮、氩和氦中的至少一种一起或与所述可受到电子激发的气体如氮、 氩和氦中的至少一种相独立地被传输至第一形成装置气体入口 4。包含金属的蒸气和可受到电子激发的气体、含碳气体如乙炔、甲烷、 乙烷、 一氣化碳、二氧化碳、曱醇、乙醇、四氟曱烷和六氟乙烷中的至 少一种以同时或相独立的方式通过第一生产装置气体入口 4和阳极24 被连续地或周期性地传输至块体22,其中气体在等离子体中被离解成原 子碳及其簇群。原子金属与原子碳相结合从而促使在块体22下游的气 体流中、在块体22的孔隙内且在用于收集纳米结构的第二装置12的表 面上形成单壁纳米管连同其它碳纳米结构的阵列。含氧气体如氧、空气、乙醇、甲醇、过氣化氢、水和臭氧中的至少 一种可选地可通过第一装置入口 4和阳极24:故传输至块体22,其中该 气体被离解成氣自由基。其中形成的氣自由基可与在第一装置8a中形 成的碳纳米颗粒和在第二装置10中形成的任何碳纳米颗粒进行反应以 便从设备2中去除碳纳米颗粒。图3示出了第一装置的第二实施例8b。在该第二实施例中，本体2 包括大体上呈圓柱形的本体，所述大体上呈圓柱形的本体具有与其大体上共轴地被布置的第一形成装置气体入口 4和用于将气体大体上沿径向 传输进入本体内的第二生产装置气体入口 14。内壳20支承着两个隔开 的大体上呈圓柱形的导电块体22和34。正如第一实施例的块体22中那 样，块体22、 34具有在其中形成的具有轴向取向的多个孔隙。环形绝 缘元件32被设置在块体22与34之间以便在块体22与34之间提供进 一步的绝缘。如图3所示，块体22、 34被设置在第二形成装置气体入 口 14的每一侧上。正如第一实施例中那样，内壳20支承着大体上呈环形形状的阳极 24。多个穿孔的阳才及点26沿块体22的近似于平的面的外周的方向从阳 极24延伸出来。这种阳极点可有助于在块体22、 34的孔隙中的每个孔 隙中保持等离子体和中空阴极效应。来自第一装置8b的气体出口在图3 中被标记为40，来自第一装置80的气体流排出物从所述气体出口被传 输至第二装置10。设置了电源28以便为块体22提供电荷使该块体达到阴极(负)电 位且使阳极24达到阳极(正)电位。设置了相似的电源29以便为块体 34提供电荷使该块体达到阴极(负)电位且使阳极24达到阳极(正) 电位。在图3所示的装置8b的使用中，正如第一实施例中那样，包含金 属的化合物的蒸气通过第一形成装置气体入口 4和阳极24被连续地或 周期性地传输至块体22和34,其中包含金属的化合物在等离子体中被 离解成金属的原子形式。该蒸气可与可受到电子激发的气体一起或与所 述可受到电子激发的气体相独立地被传输至第一生产装置气体入口 4。包含金属的蒸气和可受到电子激发的气体、含碳气体以同时或相独 立的方式通过第二生产装置气体入口 14被连续地或周期性地传输至块 体34，其中气体在等离子体中被离解成原子碳及其簇群。原子金属与原 子碳可随后结合从而促使在金属块体下游的气体流中且在块体22、 34 的孔隙内形成单壁纳米管连同其它碳纳米结构的阵列。含氣气体可选地可通过第一生产装置入口 4和阳才及24被传输至块 体22、 34并且通过第二生产装置气体入口 14被传输至块体34，其中该 气体被离解成氣自由基。其中形成的氡自由基可与在第一装置8b中形 成的碳纳米颗粒和在第二装置10中形成的1壬何碳纳米颗粒进^于反应以 便从设备2中去除碳纳米颗粒。图4示出了第一装置的第三实施例8c。在该第三实施例中，装置 8c的本体2包括两个大体上正交的相连的圆柱形臂部3、 5。第一生产 装置气体入口 4与第一臂部3大体上共轴地被布置。第一臂部3包括不 导电内壳20,所迷内壳支承着大体上呈圓柱形的导电块体22。块体22 具有在其中形成的具有轴向取向的多个孔隙。内壳20还支承着大体上 呈环形形状的阳才及24。多个穿孔的阳极点26沿块体22的近似于平的面 的外周的方向从阳极24延伸出来。第二臂部5包括与其大体上共轴地被布置的第二生产装置气体入 口 14。第二臂部5还包括不导电内壳20的一部分，所述内壳的所述部 分支承着大体上呈圓柱形的导电块体35。块体35具有在其中形成的具 有轴向取向的多个孔隙。内壳20还支承着第二臂部5内的大体上呈环 形形状的阳极25。多个穿孔的阳极点27沿块体35的近似于平的面的外 周的方向从阳极25延伸出来。来自第一装置8c的气体出口在图4中被 标记为復设置了电源28以便为块体22提供电荷使该块体达到阴极(负)电 位且使阳极24达到阳极(正)电位。设置了相似的电源29以便为块体 35提供电荷使该块体达到阴极(负)电位且使阳极25达到阳极(正) 电位。在使用中，包含金属的化合物的蒸气通过第一生产装置气体入口4 和阳极24被连续地或周期性地传输至块体22,其中包含金属的化合物 在等离子体中被离解成金属的原子形式。该包含金属的蒸气可与可受到电子激发的气体一起或与所述可受到电子激发的气体相独立地被传输 至第一生产装置气体入口 4。包含金属的蒸气和可受到电子激发的气体、 含碳气体以同时或相独立的方式通过第二生产装置气体入口 14和阳极 25被连续地或周期性地传输至块体35，其中气体在等离子体中被离解 成原子碳及其簇群。原子金属与原子碳随后相结合从而促使在金属块体 下游的气体流中、在块体22、 35的孔隙内且在第二装置10的表面上形 成单壁纳米管连同其它碳纳米结构的阵列以便收集因此形成的纳米结 构。正如上面结合第一装置的第一实施例8a和第二实施例8b进行讨论 地，含氣气体也可通过第一生产装置入口 4和阳才及24被传输至块体22、 34，并且通过第二生产装置气体入口 14和阳极25净皮传输至块体35,其中该气体被离解成氧自由基以便与碳納米颗粒进行反应。在上述实施例中的每个实施例中，来自第一装置8的气体流输出物 在本体2内被传输至第二装置10以便收集所迷气体流输出物中包含的 纳米结构。现在将分別结合图5和图6对第二装置的两个实施例10a、 10b进4于更详细i也描述。在图5所示的第一实施例中，装置10a包括用于从第一装置8中接 收包含纳米结构和来自纳米结构的形成过程的副产物如更小的纳米颗 粒的气体流的第一纳米结构收集装置气体入口 60。第二装置10a包括位 于本体2内的不导电内壳50。内壳50支承着第一静电沉降器装置52。 正如已知地，静电沉降器装置52包括以交替顺序被支承在适当的橫向 支承杆、绝缘体和隔件上以便形成静电沉降器装置52的收集部段的多 块平行隔开的带有高压电荷的大体上呈矩形的收集器板54和接地板 56，且该顺序中的每块板具有与紧邻的一块或多块板相对的极性。还已 知的是，致电离金属丝58和延伸的接地板56a被设置在接近第一收集 装置气体入口 60的位置处以使得产生朝向延伸的接地板56a进行延伸 的电晕电流，由此形成高浓度离子帘的致电离部段。来自内壳50的气 体出口在图5中^皮标记为65。在使用中，当气体流通过第一纳米结构收集装置气体入口 60进入 装置10a时，携带在所述气体流中的纳米结构在进入集中的离子帘内时 被赋予电荷，且通过被吸到收集器板54的表面上而与气体流分离开来， 所述收集器板提供了基板，可从设备2中去除所述基板以便收集位于其 上的纳米结构。包含在气体流中的更小的纳米颗粒并未被收集在收集器 板54上且因此通过了装置10a。在图6所示的第二实施例中，第二装置10b包括用于从第一装置8 中接收包含纳米结构和纳米颗粒副产物的气体流的第 一纳米结构收集 装置气体入口 60。正如第一实施例中那样，第二装置10b包括位于本体 2内的不导电内壳50。在该第二实施例中，内壳50支承着大体上相同 的静电沉降器装置52'的阵列，每个静电沉降器装置与第一实施例的装 置52相似。在第二实施例中，静电沉降器装置52'中的每个静电沉降器 装置中的收集器板54优选沿气体流动的方向被设置在比前面的静电沉 降器增加的电压下。通过沿通过装置10b的气体流动的方向形成增加的 电压，使得能够在相应的收集器板54上分离具有不同尺寸的纳米结构，且更小的纳米结构被吸到下游的收集器板54上。在所示的实施例中， 示出了三个静电沉降器装置52'，但也可能利用多于或少于三个的静电 沉降器装置。来自内壳50的气体出口在图6中^L标记为65。在第二装置10的上迷实施例中的任一实施例中，可例如利用围绕 装置10被传输的液氮对收集器板5 4进行冷却以便促使纳米结构与气体 流分离开来。根据纳米结构的成分，另一可选方式是，可通过例如利用 围绕装置1 0进行延伸的加热器来对收集器板54进行加热从而促使纳米 结构与气体流分离开来。还可设置负栽闭锁装置(未示出)以便使收集 器板54及在其上收集的納米结构与气体流隔离开来。这允许使用者在 无需切断真空密封件的情况下去除收集到的纳米结构且降低了暴露于具有潜在危害性的纳米颗粒的风险。在上述实施例中的每个实施例中，来自第二装置10的气体流输出 物在本体2内被传输至第三装置12以便从气体流中去除包含在其中的 任何纳米颗粒副产物。现在将分别结合图7和图8对第三装置的两个实 施例12a、 12b进4于更详细地描述。在如图7所示的第一实施例中，第三装置12a包括用于从第二装置 10中接收气体流的第一去除装置气体入口 90,和第二去除装置气体入 口 16,含氡气体通过所述第二去除装置气体入口大体上沿径向进入本体 2内。适当的含氣气体的实例包括氧、空气、乙醇、甲醇、过氡化氢、水和臭氣中的一种或多种。与上述第一装置8的实施例相似地，在该实施例中，第三装置12a 包括位于本体2内的不导电内壳70。内壳70支承着大体上呈圆柱形的 导电块体76。块体76具有在其中形成的具有轴向取向的多个孔隙。内 壳70还支承着大体上呈环形形状的阳极80。多个穿孔的阳极点82沿块 体76的近似于平的面的外周的方向从阳才及80延伸出来。这种阳极点可 有助于在块体76的孔隙中的每个孔隙中保持等离子体和中空阴极效应。 设置了电源78以便为块体76提供电荷使所述块体达到阴极(负)电位 且使阳极80达到阳极(正)电位。在使用中，包含副产物的气体流被传输通过入口 90到达第三装置 12a的金属块体76。通过入口 16进入装置12a的含氧气体与包含来自 纳米结构形成过程的副产物的气体流进行混合。混合的气体流在形成于 块体76中的等离子体中被离解，因此使得副产物与氣自由基进行反应从而形成一系列的碳的被氯化的形式如二氣化碳和一氧化碳，所述大量的碳的被氣化的形式与气体流一起通过气体出口 6从本体2中被排出并 到达机械真空泵。图8所示的第二实施例12b与第一实施例相似。在该第二实施例中， 内壳70支承着两个隔开的大体上呈圓柱形的导电块体74、 76。正如第 一实施例中那样，金属块体74、 76具有在其中形成的具有轴向取向的 多个孔隙。环形绝缘元件72被设置在金属块体74与76之间以便在金 属块体74与76之间提供进一步的绝缘。如图8所示，金属块体74、 76 被设置在第二去除装置气体入口 16的每一侧上。设置了电源78以便为 块体74提供电荷使该块体达到阴极(负)电位且使阳极80达到阳极(正) 电位。设置了相似的电源78a以便为块体76提供电荷使该块体达到阴 极(负)电位且使阳极80达到阳极(正)电位。上述第一装置8、第二装置IO和第三装置12的实施例可在任意组 合的情况下被用于设备2中。例如，在设备2的一个优选实施例中，第 一装置8是如图3所示的第一装置，第二装置10是如图6所示的第二 装置，且第三装置12是如图8所示的第三装置。在上述第一装置8、第二装置IO和第三装置12的任意组合中，不 导电内壳20、 50、 70可以是独立的壳件或者贯穿设备2的连续壳件。
权利要求
1、一种生产纳米结构的方法，所述方法包括以下步骤将包含所述纳米结构的组分的气体传输至壳体以便在所述壳体内形成气体流；将含氧气体传输进入所述壳体内；在所述壳体内，实施以下步骤由所述气体流内包含的所述组分形成纳米结构、使所述因此形成的纳米结构与所述气体流分离开来以便随后收集所述纳米结构、并且通过使所述纳米结构形成过程的副产物与所述含氧气体进行反应而从所述气体流中去除所述副产物；并且从所述壳体中排出所述气体流。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中在第一中空阴极反应器中形 成所述纳米结构。
3、 根据权利要求2所迷的方法，其中利用第二中空阴极反应器从 所述气体流中去除所迷副产物。
4、 一种生产納米结构的方法，所述方法包括以下步骤使包含所 述納米结构的组分的气体到达第 一 中空阴极反应器以便形成所述纳米 结构；使所述纳米结构与来自所述第 一中空阴极反应器的气体排出物分 离开来以便收集所述纳米结构；并且随后通过使所述排出气体与含氣气 体一起通过第二中空阴极反应器而从所述排出气体中去除所述纳米结 构形成过程的副产物。
5、 根据权利要求2至4中任一项所迷的方法，其中所迷第一中空 阴极反应器包括位于固体导电本体中的平行的孔隙阵列，其中由到达所 述固体导电本体的气体产生等离子体。
6、 根据权利要求5所述的方法，其中所述本体由铝、铜、不锈钢、 鵠和石墨中的一种形成。
7、 根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中使包含金属的 气体通过所述第 一 中空阴极反应器以便形成金属纳米结构。
8、 根据权利要求7所述的方法，其中所述金属包括Fe、 Ni、 Mo、 Co、 Pt和Pd中的至少一种。
9、 根据权利要求7或权利要求8所述的方法，其中使所述包含金 属的气体与可受到电子激发的气体一起通过所述第一中空阴极反应器。
10、 根据权利要求9所述的方法，其中所述可受到电子激发的气体 包括氩、氦和氮中的至少一种。
11、 根据权利要求2至10中任一项所述的方法，其中使含碳气体通过所述第一中空阴极反应器以便形成碳纳米结构。
12、 根据权利要求11所述的方法，其中所述含碳气体包括乙炔、 甲烷、乙烷、 一氧化碳、二氧化碳、甲醇、乙醇、四氟甲烷和六氟乙烷 中的至少 一种。
13、 根据权利要求11或权利要求12所述的方法，其中使所述含碳 气体与可受到电子激发的气体一起通过所述第一中空阴极反应器。
14、 根据权利要求13所述的方法，其中所述可受到电子激发的气 体包括氩、氦和氮中的至少一种。
15、 根据权利要求2至14中任一项所述的方法，其中利用多个所 述第一中空阴极反应器形成所述纳米结构。
16、 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中利用静电沉降器 使所述纳米结构与所述气体分离开来。
17、 根据权利要求16所述的方法，其中利用静电沉降器阵列使所 述纳米结构与所述气体分离开来。
18、 根据权利要求17所述的方法，其中所述静电沉降器处于相同 电压下。
19、 根据权利要求17所述的方法，其中所述静电沉降器处于不同电压下。
20、 根据权利要求19所述的方法，其中在所述静电沉降器阵列上 的电压沿通过所迷阵列的气体流动的方向而增加。
21、 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述纳米结构通 过被收集在基板上而与所述气体分离开来。
22、 根据权利要求21所述的方法，其中所述基板被冷却至低于室溫的溫o
23、 根据权利要求22所述的方法，其中利用液氮冷却所述基板。
24、 根据权利要求21所述的方法，其中所述基板被加热至高于室温的温度0
25、 根据权利要求24所述的方法，其中在存在含氧气体的情况下 加热所述基板。
26、 根据权利要求24或权利要求25所述的方法，其中在存在氡、 空气、乙醇、甲醇、过氧化氬和臭氧中的至少一种的情况下加热所述基板。
27、 根据权利要求21至26中任一项所迷的方法，其中使所迷基板 与所述气体隔离开来而由此去除收集的所述纳米结构。
28、 根据权利要求27所述的方法，其中利用负载闭锁装置隔离所述基板。
29、 根据权利要求3至28中任一项所述的方法，其中所述第二中 空阴极反应器是位于固体导电本体中的平行的孔隙阵列，其中由到达所 述固体导电本体的气体产生等离子体。
30、 根据权利要求29所述的方法，其中所述固体导电本体由铝、 铜、石墨、不锈钢和鴒中的一种形成。
31、 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述含氣气体包 括氧、空气、乙醇、甲醇、过氧化氢和臭氧中的至少一种u
32、 根据前迷权利要求中任一项所述的方法，其中所述含氧气体与 可受到电子激发的气体一起被供应。
33、 根据权利要求32所述的方法，其中所述可受到电子激发的气 体包括氩、氮和氦中的一种。
34、 用于生产纳米结构的设备，所述设备包括壳体，所述壳体包括 用于接收包含所述纳米结构的组分的气体以便在所述壳体内形成气体 流的器具和用于接收含氧气体的器具，所述壳体包含用于由所述气体流 内包含的所述组分形成纳米结构的器具、用于使所述因此形成的纳米结 构与所述气体流分离开来以便随后收集所述纳米结构的器具、和用于通 过使所述纳米结构形成过程的副产物与所述含氧气体进行反应而从所 述气体流中去除所述副产物的器具，所述壳体进一步包括用于从所述壳 体中排出所述气体流的器具。
35、 根据权利要求34所述的设备，其中所述形成纳米结构的器具 包括中空阴极反应器。
36、 根据权利要求34或权利要求35所迷的设备，其中所述去除副 产物的器具包括中空阴极反应器。
37、 用于生产纳米结构的设备，所述设备包括第一中空阴极反应器、 用于将包含所迷纳米结构的组分的气体供应至所述第一中空阴极反应 器以便形成所述纳米结构的器具、用于使所述纳米结构与来自所述第一 中空阴极反应器的气体排出物分离开来以便收集所迷纳米结构的器具、 用于随后接收所述排出气体的第二中空阴极反应器、和用于将含氣气体供应至所述第二中空阴极反应器以便从所述排出气体中去除纳米结构 形成过程的副产物的器具。
全文摘要
一种用于生产纳米结构的方法，包括以下步骤使包含所述纳米结构的组分的气体到达一个或多个中空阴极反应器以便形成所述纳米结构、收集所述纳米结构且随后通过使排出气体与氧化气体一起通过一个或多个中空阴极反应器而从所述排出气体中去除副产物。
文档编号D01F9/133GK101248226SQ200680026836
公开日2008年8月20日 申请日期2006年7月6日 优先权日2005年7月22日
发明者J·D·M·沃特森, R·A·阿布雷乌阿布雷乌 申请人:爱德华兹有限公司