基底表面的，這樣更容易受到氣流影響而隨著氣流的方向生長，形成沿氣流方向有取向的碳納米管，即獲得具有取向選擇性的碳納米管。與之相比，在不使用氧化物載體而僅使用催化劑的情況下，由于催化劑是直接滴加在基底上的，因此基底表面不十分干凈，可以看到明顯的催化劑載體顆粒，一般得到的是無取向的碳納米管。
[0078]在本發(fā)明中，本發(fā)明人經(jīng)過研究和大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在眾多的金屬氧化物中，Ce02、A1203、MgO> V2O5 > MnO2 > Cr2O3 > ZrO2 > HfO2 > SnO2 > PbO2 > La2O3 > Y203、氧化鐠(PrxOy)、Eu2O3> Gd2O3和氧化鈾(UxOy)適于作為氧化物載體，其有助于選擇性地定位生長半導(dǎo)體性碳納米管，特別是CeO2，選擇性定位生長半導(dǎo)體性碳納米管的效果非常明顯；在非金屬氧化物中，S12對(duì)于碳納米管的生長具有定位特性。
[0079]特別地，作為氧化鈾UxOy,采用同位素238U的氧化物。
[0080]在本發(fā)明中，作為氧化物載體，可以使用上述金屬氧化物和非金屬氧化物中的任意一種，也可以組合使用其中的兩種或更多種。
[0081]在本發(fā)明中，作為氧化物載體，其粒徑在lnm-1000 μ m范圍內(nèi)適宜，即，納米級(jí)或微米級(jí)氧化物粉末適于作為氧化物載體。特別地，氧化物載體粒徑為1nm-1 μ m。
[0082]為了獲得適于負(fù)載催化劑的氧化物載體，可以通過化學(xué)反應(yīng)方法直接合成納米級(jí)或微米級(jí)氧化物粉末，也可以通過研磨氧化物大顆粒、塊體等獲得納米級(jí)或微米級(jí)氧化物粉末。
[0083]例如，作為化學(xué)反應(yīng)方法，可以通過各金屬的可溶性硝酸鹽與氫氧化鈉的水解反應(yīng)，利用水熱合成法制備如下的金屬氧化物:Ce02、A1203、MgO, V2O5, MnO2, Cr2O3> ZrO2, HfO2,SnO2, PbO2, La2O3> Y2O3、氧化鐠(PrxOy)、Eu203、Gd2O3和氧化鈾(Ux0y)，產(chǎn)物經(jīng)水洗離心后研磨即可。
[0084]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，在使用CeO2載體的情況下，可以將可溶性Ce3+鹽溶液與可溶性無機(jī)堿溶液混合，在25-240°C溫度下反應(yīng)，分離干燥，得到CeO2載體。
[0085]進(jìn)一步優(yōu)選地，作為可溶性Ce3+鹽，可以使用硝酸鹽、氯化物、硫酸鹽、乙酸鹽等。優(yōu)選使用 Ce (NO3) 3.6H20。
[0086]進(jìn)一步優(yōu)選地，作為可溶性無機(jī)堿，可以使用NaOH或Κ0Η?？梢允褂闷渲腥我环N，或者使用兩者的任意組合。
[0087]在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體性單壁碳納米管的制備方法的步驟(2)的優(yōu)選實(shí)施方式中，可溶性Ce3+鹽溶液與可溶性無機(jī)堿溶液的反應(yīng)溫度為25-240°C，優(yōu)選166-200°C，特別優(yōu)選約180°C。如果反應(yīng)溫度低于25°C，難以形成CeO2，如果反應(yīng)溫度高于240°C，所得CeO2載體性能劣化。
[0088]在本發(fā)明中，作為催化劑，可以使用常規(guī)的碳納米管生長用催化劑，如鐵、銅、鉛、鎳、鈷、錳、鉻或鑰等。在本發(fā)明中，作為催化劑，可以使用這些催化劑金屬的粉末或者催化劑前驅(qū)體的粉末，將其負(fù)載于氧化物載體上，再投放于生長基片上；也可以直接使用這些催化劑金屬，在已投放于生長基片上的氧化物載體上直接沉積催化劑金屬。
[0089]在文中，術(shù)語“催化劑(前驅(qū)體)”的意思是指催化劑和催化劑前驅(qū)體。所述催化劑為碳納米管生長催化劑，如鐵、銅、鉛、鎳、鈷、錳、鉻或鑰，所述催化劑前驅(qū)體為可以反應(yīng)得到碳納米管生長催化劑如鐵、銅、鉛、鎳、鈷、錳、鉻或鑰可溶性鹽，如鐵、銅、鉛、鎳、鈷、錳、鉻或鑰的氧化物或硝酸鹽、氯化物、硫酸鹽、乙酸鹽，例如Fe(NO3)3.9H20、FeCl3.6H20、CuCl2、Cu (NO3) 2.3H20、(CH3COO)2Pb' Pb(NO3)2' NiCl2.6H20、Co (NO3) 2.6H20、(CH3COO)2C0.4H20、MnCl2, MnSO4, CrCl3, (NH4)6Mo7O24.4H20 等。
[0090]作為催化劑前驅(qū)體，具體提及例如鐵鹽，如Ce (NO3) 3.6H20、Fe (NO3) 3.9H20、FeCl3.6H20 ；銅鹽，如 CuCl2' Cu (NO3) 2.3H20、(CH3COO) 2Pb ；鉛鹽，如 Pb (NO3) 2 ;鎳鹽，如NiCl2.6H20 ;鈷鹽，如 Co (NO3)2.6H20、(CH3COO)2C0.4H20 ;錳鹽，如 MnCl2' MnSO4 ;鉻鹽，如CrCl3 ;鑰鹽，如(NH4)6Mo7O24.4H20 等。
[0091 ] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面和第三方面，將氧化物載體與催化劑(前驅(qū)體)粉末溶于有機(jī)溶劑中，超聲處理，棄去上層清夜，分離干燥，得到由氧化物載體負(fù)載的催化劑(前驅(qū)體)。
[0092]其中，作為溶劑，可以使用無機(jī)溶劑如水，或者有機(jī)溶劑，例如醇類溶劑如乙醇、甲醇、乙二醇等，或丙酮、甲醛?？梢允褂闷渲械娜我环N，也可以組合使用其中的多種。
[0093]研究表明，超聲處理有助于催化劑(前驅(qū)體)均勻良好地負(fù)載于氧化物載體上。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，超聲處理時(shí)間優(yōu)選為10-40分鐘，更優(yōu)選15-30分鐘，特別優(yōu)選約20分鐘。如果超聲處理時(shí)間低于10分鐘，有可能導(dǎo)致催化劑(前驅(qū)體)分散不均勻，如果超聲處理時(shí)間超過40分鐘，分散效果幾乎沒有提高。
[0094]作為替換，在根據(jù)本發(fā)明的第一方面和第三方面中，步驟(I)和(2)的組合可以由以下方式替代:
[0095]對(duì)于具有定位特性的金屬氧化物，提供該金屬的硝酸鹽或與催化劑前驅(qū)體的混合溶液；或者
[0096]對(duì)于具有定位特性的非金屬氧化物，提供含有該非金屬硅的酯等與催化劑前驅(qū)體的混合溶液。
[0097]其中，作為所述混合溶液的溶劑，可以使用無機(jī)溶劑如水，或者有機(jī)溶劑，例如醇類溶劑如乙醇、甲醇、乙二醇等，或丙酮、甲醛。可以使用其中的任一種，也可以組合使用其中的多種。優(yōu)選使用乙醇。
[0098]作為含有非金屬硅的酯，可以使用硅酸酯，例如烷基硅酸鏈酯，提及例如(正)硅酸乙酯、(正)硅酸甲酯、硅酸四(十八烷基)酯等。
[0099]對(duì)于負(fù)載有催化劑(前驅(qū)體)的氧化物載體，可以通過諸如光刻、濺射、蒸鍍、微接觸印刷、納米壓印或蘸筆刻蝕等方式投放于生長基片上。
[0100]光刻、濺射、蒸鍍、微接觸印刷、納米壓印或蘸筆刻蝕都是常規(guī)的定位投放方式，在現(xiàn)有技術(shù)中已有披露或公開。
[0101]例如，對(duì)于光刻方式:參考Jie Liu et al.，Advanced Materials2003, 15, 1651-1655;對(duì)于濺射方式:參考 Y.Awano et al., Phys.Stat.Sol.(A) 2006, 203, 3611-3616 ；對(duì)于蒸鍍方式:參考 J.Robertson et al., Phys.Rev.B 2012, 85，235411 ;對(duì)于微接觸壓印方式:參考 Yan Li et al., Chemistry ofMaterials 2006, 18, 4109-4114;對(duì)于納米壓印方式:參考 Jae K.Hwang et al., Nat.Nanotech.2010，5，742-748 ;對(duì)于蘸筆刻蝕方式:參考 Hua Zhang et al., Chem.Soc.Rev.2011, 40, 5221-5231。
[0102]特別地，在本發(fā)明中，通過濺射、蒸鍍和微接觸印刷，可以實(shí)現(xiàn)微米級(jí)別的定位投放控制，通過光刻、納米壓印或蘸筆刻蝕，可以實(shí)現(xiàn)納米級(jí)別的定位投放控制。
[0103]依賴于具體需求，可以選擇具體的定位投放方式，對(duì)此并沒有特別限制。
[0104]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，將氧化物載體通過諸如光刻、濺射、蒸鍍、微接觸印刷、納米壓印或蘸筆刻蝕等方式投放于生長基片上，再通過CVD等方式沉積催化劑。
[0105]通過CVD等方式沉積催化劑是常規(guī)的金屬沉積方式。例如，在CVD過程中，用于負(fù)載生長基片的載片(通常為硅片)上的催化劑前驅(qū)體溶液(如CuCl2乙醇溶液)首先在空氣中轉(zhuǎn)化為催化劑金屬的氧化物(如CuO等)，然后經(jīng)生長氣體中的還原性組分或預(yù)還原步驟中的氫氣還原為金屬(如Cu等)。在生長溫度下，一些低沸點(diǎn)的金屬催化劑顆粒(如Cu等)揮發(fā)于整個(gè)石英管中。由于本發(fā)明中采用的氧化物載體表面粗糙，這些金屬催化劑顆粒會(huì)在預(yù)還原過程或生長過程中選擇性地沉積在氧化物載體的表面，而不是生長基底的其他光滑部分表面，從而實(shí)現(xiàn)金屬催化劑的定位沉積。
[0106]在本發(fā)明中，通過化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)生長碳納米管。
[0107]作為生長基底(也稱為生長基片)，可以使用常用的生長基底，如陶瓷、硅片、石英和藍(lán)寶石等，對(duì)此并沒有特別的限制。不過，作為基底，優(yōu)選使用P型重?fù)诫s的硅片，進(jìn)一步優(yōu)選地，其表面可以通過熱氧化方法形成幾百納米如500nm厚的二氧化硅層。
[0108]對(duì)于所述生長基底，在