JP2001058805A - カーボンナノチューブの製造方法 - Google Patents
カーボンナノチューブの製造方法Info
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- JP2001058805A JP2001058805A JP11231120A JP23112099A JP2001058805A JP 2001058805 A JP2001058805 A JP 2001058805A JP 11231120 A JP11231120 A JP 11231120A JP 23112099 A JP23112099 A JP 23112099A JP 2001058805 A JP2001058805 A JP 2001058805A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
Abstract
(57)【要約】
【課題】 カーボンナノチューブを、大量かつ簡易に、
高い収率で、製造することのできるカーボンナノチュー
ブの製造方法を提供する。 【解決手段】 同種のフラーレン分子または異種のフラ
ーレン分子の混合体と遷移金属元素または遷移金属元素
を含む合金とを混合し、加熱するカーボンナノチューブ
の製造方法。
高い収率で、製造することのできるカーボンナノチュー
ブの製造方法を提供する。 【解決手段】 同種のフラーレン分子または異種のフラ
ーレン分子の混合体と遷移金属元素または遷移金属元素
を含む合金とを混合し、加熱するカーボンナノチューブ
の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カーボンナノチュ
ーブの製造方法に関するものであり、さらに詳細には、
カーボンナノチューブを、大量かつ簡易に、高収率で、
製造することのできるカーボンナノチューブの製造方法
に関するものである。
ーブの製造方法に関するものであり、さらに詳細には、
カーボンナノチューブを、大量かつ簡易に、高収率で、
製造することのできるカーボンナノチューブの製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】カーボンナノチューブは、炭素の同素体
で、単層グラファイトであるグラフェンを丸めた円筒状
の材料であり、直径が約０．５ｎｍないし１０ｎｍで、
長さが約数μｍ程度の微細な材料である。カーボンナノ
チューブは、すでに実用化されている冷陰極を始めとし
て、半導体超集積回路や繊維素材、水素吸蔵体など多方
面にわたって、その応用が図られており、将来性のある
材料として、期待を集めている。そのため、カーボンナ
ノチューブを、大量かつ簡易に、高収率で、製造するこ
とのできる方法の開発が望まれている。
で、単層グラファイトであるグラフェンを丸めた円筒状
の材料であり、直径が約０．５ｎｍないし１０ｎｍで、
長さが約数μｍ程度の微細な材料である。カーボンナノ
チューブは、すでに実用化されている冷陰極を始めとし
て、半導体超集積回路や繊維素材、水素吸蔵体など多方
面にわたって、その応用が図られており、将来性のある
材料として、期待を集めている。そのため、カーボンナ
ノチューブを、大量かつ簡易に、高収率で、製造するこ
とのできる方法の開発が望まれている。
【０００３】従来、カーボンナノチューブを製造する方
法としては、一般に、減圧下の不活性ガス雰囲気中にお
いて、炭素とコバルトなどの触媒金属を混合した混合物
に、レーザ照射を施して、炭素を蒸発させ、冷却した針
状物の上に、カーボンナノチューブを成長させる方法
や、炭素棒を電極に用いて、減圧下の不活性ガス雰囲気
中において、アーク放電を施して、炭素棒の上に、カー
ボンナノチューブを成長させる方法が用いられている。
法としては、一般に、減圧下の不活性ガス雰囲気中にお
いて、炭素とコバルトなどの触媒金属を混合した混合物
に、レーザ照射を施して、炭素を蒸発させ、冷却した針
状物の上に、カーボンナノチューブを成長させる方法
や、炭素棒を電極に用いて、減圧下の不活性ガス雰囲気
中において、アーク放電を施して、炭素棒の上に、カー
ボンナノチューブを成長させる方法が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法にあっては、レーザ光源が必要になったり、アーク放
電装置が必要になるなど、装置が大掛かりなものとなる
とともに、収率も低く、１回の成長で、大量に、カーボ
ンナノチューブを製造することができないという問題が
あった。したがって、本発明は、カーボンナノチューブ
を、大量かつ簡易に、高い収率で、製造することのでき
るカーボンナノチューブの製造方法を提供することを目
的とするものである。
法にあっては、レーザ光源が必要になったり、アーク放
電装置が必要になるなど、装置が大掛かりなものとなる
とともに、収率も低く、１回の成長で、大量に、カーボ
ンナノチューブを製造することができないという問題が
あった。したがって、本発明は、カーボンナノチューブ
を、大量かつ簡易に、高い収率で、製造することのでき
るカーボンナノチューブの製造方法を提供することを目
的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、本発明のか
かる目的を達成するため、鋭意研究を重ねた結果、同種
のフラーレン分子または異種のフラーレン分子の混合体
と遷移金属元素または遷移金属元素を含む合金とを混合
し、加熱することによって、本発明の前記目的が達成さ
れることを見出した。
かる目的を達成するため、鋭意研究を重ねた結果、同種
のフラーレン分子または異種のフラーレン分子の混合体
と遷移金属元素または遷移金属元素を含む合金とを混合
し、加熱することによって、本発明の前記目的が達成さ
れることを見出した。
【０００６】本発明によれば、驚くべきことに、同種の
フラーレン分子または異種のフラーレン分子の混合体
と、アーク放電法やレーザ照射法において、カーボンナ
ノチューブを製造する際に、カーボンナノチューブの収
率を向上させたり、あるいは、単層カーボンナノチュー
ブを選択的に製造するための触媒として知られている遷
移金属元素または遷移金属元素を含む合金とを混合し、
単に、加熱するだけで、カーボンナノチューブを大量に
かつ簡易に、高い収率で、製造することが可能になる．
フラーレン分子または異種のフラーレン分子の混合体
と、アーク放電法やレーザ照射法において、カーボンナ
ノチューブを製造する際に、カーボンナノチューブの収
率を向上させたり、あるいは、単層カーボンナノチュー
ブを選択的に製造するための触媒として知られている遷
移金属元素または遷移金属元素を含む合金とを混合し、
単に、加熱するだけで、カーボンナノチューブを大量に
かつ簡易に、高い収率で、製造することが可能になる．
【０００７】本明細書において、フラーレン分子とは、
Ｃ３６、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８０、Ｃ
８２、Ｃ８４などの球状炭素クラスター分子をいう。フ
ラーレン分子は、公知の炭素電極を用いたアーク放電法
などにより、大量に合成することができる。本発明にお
いて、常圧下で加熱するか、減圧下で加熱するかは格別
限定されるものではなく、また、加熱時間もとくに限定
されるものではない。
Ｃ３６、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８０、Ｃ
８２、Ｃ８４などの球状炭素クラスター分子をいう。フ
ラーレン分子は、公知の炭素電極を用いたアーク放電法
などにより、大量に合成することができる。本発明にお
いて、常圧下で加熱するか、減圧下で加熱するかは格別
限定されるものではなく、また、加熱時間もとくに限定
されるものではない。
【０００８】また、本発明において、同種のフラーレン
分子または異種のフラーレン分子の混合体と遷移金属元
素または遷移金属元素を含む合金との混合方法もとくに
限定されるものではない。さらに、本発明において、異
種のフラーレン分子の混合体を用いる場合、異種のフラ
ーレン分子の混合比は、格別、限定されるものではな
い。
分子または異種のフラーレン分子の混合体と遷移金属元
素または遷移金属元素を含む合金との混合方法もとくに
限定されるものではない。さらに、本発明において、異
種のフラーレン分子の混合体を用いる場合、異種のフラ
ーレン分子の混合比は、格別、限定されるものではな
い。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明において、好ましくは、同
種のフラーレン分子または異種のフラーレン分子の混合
体と遷移金属元素または遷移金属元素を含む合金との混
合物は、不活性なガス雰囲気または不活性なガスを含む
雰囲気中で加熱される。本発明者の研究によれば、不活
性なガス雰囲気または不活性なガスを含む雰囲気中で、
同種のフラーレン分子または異種のフラーレン分子の混
合体と遷移金属元素または遷移金属元素を含む合金との
混合物を加熱すると、カーボンナノチューブの生成反応
が促進されることが見出されている。
種のフラーレン分子または異種のフラーレン分子の混合
体と遷移金属元素または遷移金属元素を含む合金との混
合物は、不活性なガス雰囲気または不活性なガスを含む
雰囲気中で加熱される。本発明者の研究によれば、不活
性なガス雰囲気または不活性なガスを含む雰囲気中で、
同種のフラーレン分子または異種のフラーレン分子の混
合体と遷移金属元素または遷移金属元素を含む合金との
混合物を加熱すると、カーボンナノチューブの生成反応
が促進されることが見出されている。
【００１０】本発明において、遷移金属元素としては、
好ましくは、希土類元素、鉄系元素、パラジウム、ロジ
ウム、白金、コバルト、ニッケルおよび１ないし２以上
のこれらの元素を含む合金よりなる群から選ばれた元素
が用いられる。遷移金属元素を含む合金中の遷移金属の
割合はとくに限定されない。また、不活性なガスとして
は、ヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガスおよび１な
いし２以上のこれらのガスを含む混合ガスよりなる群か
ら選ばれた不活性なガスが用いられる。
好ましくは、希土類元素、鉄系元素、パラジウム、ロジ
ウム、白金、コバルト、ニッケルおよび１ないし２以上
のこれらの元素を含む合金よりなる群から選ばれた元素
が用いられる。遷移金属元素を含む合金中の遷移金属の
割合はとくに限定されない。また、不活性なガスとして
は、ヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガスおよび１な
いし２以上のこれらのガスを含む混合ガスよりなる群か
ら選ばれた不活性なガスが用いられる。
【００１１】本発明において、好ましくは、同種のフラ
ーレン分子または異種のフラーレン分子の混合体と遷移
金属元素または遷移金属元素を含む合金との混合物は、
減圧雰囲気中で加熱される。本発明において、好ましく
は、同種のフラーレン分子または異種のフラーレン分子
の混合体と遷移金属元素または遷移金属元素を含む合金
との混合物は、遷移金属元素または遷移金属元素を含む
合金と炭素とが合金化する温度以上の温度、通常は、５
００℃以上の温度で加熱される。
ーレン分子または異種のフラーレン分子の混合体と遷移
金属元素または遷移金属元素を含む合金との混合物は、
減圧雰囲気中で加熱される。本発明において、好ましく
は、同種のフラーレン分子または異種のフラーレン分子
の混合体と遷移金属元素または遷移金属元素を含む合金
との混合物は、遷移金属元素または遷移金属元素を含む
合金と炭素とが合金化する温度以上の温度、通常は、５
００℃以上の温度で加熱される。
【００１２】本発明において、フラーレン分子の炭素数
は６０以上であることが好ましく、高次のフラーレン分
子がより好ましい。本発明において、好ましくは、同種
のフラーレン分子または異種のフラーレン分子の混合体
と遷移金属元素または遷移金属元素を含む合金との混合
物は、不活性なガスに加えて、水素を含む雰囲気中で、
加熱される。
は６０以上であることが好ましく、高次のフラーレン分
子がより好ましい。本発明において、好ましくは、同種
のフラーレン分子または異種のフラーレン分子の混合体
と遷移金属元素または遷移金属元素を含む合金との混合
物は、不活性なガスに加えて、水素を含む雰囲気中で、
加熱される。
【００１３】本発明において、好ましくは、同種のフラ
ーレン分子または異種のフラーレン分子の混合体と遷移
金属元素または遷移金属元素を含む合金との混合物は、
不活性なガスに加えて、炭素を含むガス雰囲気中で、加
熱される。本発明において、好ましくは、同種のフラー
レン分子または異種のフラーレン分子の混合体と遷移金
属元素または遷移金属元素を含む合金との混合物は、不
活性なガスに加えて、酸素を含む雰囲気中で、加熱され
る。
ーレン分子または異種のフラーレン分子の混合体と遷移
金属元素または遷移金属元素を含む合金との混合物は、
不活性なガスに加えて、炭素を含むガス雰囲気中で、加
熱される。本発明において、好ましくは、同種のフラー
レン分子または異種のフラーレン分子の混合体と遷移金
属元素または遷移金属元素を含む合金との混合物は、不
活性なガスに加えて、酸素を含む雰囲気中で、加熱され
る。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の効果をより一層明らかなもの
とするため、実施例を掲げる。 実施例 図１は、本発明にかかるカーボンナノチューブの製造方
法に用いられるカーボンナノチューブ製造装置の略縦断
面図である。図１に示されるセラミックのボード１上
に、７０重量％のＣ６０粉末と３０重量％の鉄粉とを混
合した混合物を載せ、石英管２中に収容させた。次い
で、石英管２を電気炉３中にセットし、常圧下で、ヘリ
ウムガスを矢印の方向に流し、ヘリウム雰囲気で、９５
０℃に加熱した。３時間後に、電気炉３から石英管２を
取り出して、セラミックのボード１上を走査型電子顕微
鏡によって撮影をしたところ、図２に示されるように、
白く糸状に、カーボンナノチューブが大量に生成してい
ることが判明した。
とするため、実施例を掲げる。 実施例 図１は、本発明にかかるカーボンナノチューブの製造方
法に用いられるカーボンナノチューブ製造装置の略縦断
面図である。図１に示されるセラミックのボード１上
に、７０重量％のＣ６０粉末と３０重量％の鉄粉とを混
合した混合物を載せ、石英管２中に収容させた。次い
で、石英管２を電気炉３中にセットし、常圧下で、ヘリ
ウムガスを矢印の方向に流し、ヘリウム雰囲気で、９５
０℃に加熱した。３時間後に、電気炉３から石英管２を
取り出して、セラミックのボード１上を走査型電子顕微
鏡によって撮影をしたところ、図２に示されるように、
白く糸状に、カーボンナノチューブが大量に生成してい
ることが判明した。
【００１５】本発明は、以上の実施例に限定されること
なく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々
の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含さ
れるものであることはいうまでもない。たとえば、前記
実施例においては、常圧で、実験をおこなっているが、
減圧雰囲気中においても、同様にして、カーボンナノチ
ューブが生成されることが確認されている。
なく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々
の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含さ
れるものであることはいうまでもない。たとえば、前記
実施例においては、常圧で、実験をおこなっているが、
減圧雰囲気中においても、同様にして、カーボンナノチ
ューブが生成されることが確認されている。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、カーボンナノチューブ
を、大量かつ簡易に、高い収率で、製造することのでき
るカーボンナノチューブの製造方法を提供することが可
能になる。
を、大量かつ簡易に、高い収率で、製造することのでき
るカーボンナノチューブの製造方法を提供することが可
能になる。
【図１】図１は、本発明にかかるカーボンナノチューブ
の製造方法に用いられるカーボンナノチューブ製造装置
の略縦断面図である。
の製造方法に用いられるカーボンナノチューブ製造装置
の略縦断面図である。
【図２】図２は、実施例において生成したカーボンナノ
チューブの走査型電子顕微鏡写真である。
チューブの走査型電子顕微鏡写真である。
１ セラミックのボード ２ 石英管 ３ 電気炉
Claims (11)
- 【請求項１】 同種のフラーレン分子または異種のフラ
ーレン分子の混合体と遷移金属元素または遷移金属元素
を含む合金とを混合し、加熱することを特徴とするカー
ボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項２】 前記同種のフラーレン分子または前記異
種のフラーレン分子の混合体と前記遷移金属元素または
前記遷移金属元素を含む合金とを混合し、不活性なガス
雰囲気または不活性なガスを含む雰囲気中で、加熱する
ことを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチュー
ブの製造方法。 - 【請求項３】 前記同種のフラーレン分子または前記異
種のフラーレン分子の混合体と前記遷移金属元素または
前記遷移金属元素を含む合金とを混合し、減圧雰囲気中
で、加熱することを特徴とする請求項１または２に記載
のカーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項４】 前記同種のフラーレン分子または前記異
種のフラーレン分子の混合体と前記遷移金属元素または
前記遷移金属元素を含む合金とを混合し、前記遷移金属
元素または前記遷移金属元素を含む合金と炭素とが合金
化する温度以上で、加熱することを特徴とする請求項１
ないし３のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ
の製造方法。 - 【請求項５】 前記同種のフラーレン分子または前記異
種のフラーレン分子の混合体と前記遷移金属元素または
前記遷移金属元素を含む合金とを混合し、５００℃以上
で加熱することを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
か１項に記載のカーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項６】 前記遷移金属元素が、希土類元素、鉄系
元素、パラジウム、ロジウム、白金、コバルト、ニッケ
ルおよび１ないし２以上のこれらの元素を含む合金より
なる群から選ばれた元素よりなることを特徴とする請求
項１ないし５のいずれか１項に記載のカーボンナノチュ
ーブの製造方法。 - 【請求項７】 前記フラーレン分子の炭素数が、６０以
上であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか
１項に記載のカーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項８】 前記不活性なガスが、ヘリウムガス、ア
ルゴンガス、窒素ガスおよび１ないし２以上のこれらの
ガスを含む混合ガスよりなる群から選ばれたガスよりな
ることを特徴とする請求項２ないし７のいずれか１項に
記載のカーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項９】 前記同種のフラーレン分子または前記異
種のフラーレン分子の混合体と前記遷移金属元素または
前記遷移金属元素を含む合金とを混合し、前記不活性な
ガスに加えて、水素を含む雰囲気中で、加熱することを
特徴とする請求項２ないし８に記載のカーボンナノチュ
ーブの製造方法。 - 【請求項１０】 前記同種のフラーレン分子または前記
異種のフラーレン分子の混合体と前記遷移金属元素また
は前記遷移金属元素を含む合金とを混合し、前記不活性
なガスに加えて、炭素を含むガス雰囲気中で、加熱する
ことを特徴とする請求項２ないし９に記載のカーボンナ
ノチューブの製造方法。 - 【請求項１１】 前記同種のフラーレン分子または前記
異種のフラーレン分子の混合体と前記遷移金属元素また
は前記遷移金属元素を含む合金とを混合し、前記不活性
なガスに加えて、酸素を含む雰囲気中で、加熱すること
を特徴とする請求項２ないし１０に記載のカーボンナノ
チューブの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11231120A JP2001058805A (ja) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | カーボンナノチューブの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11231120A JP2001058805A (ja) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | カーボンナノチューブの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001058805A true JP2001058805A (ja) | 2001-03-06 |
Family
ID=16918610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11231120A Pending JP2001058805A (ja) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | カーボンナノチューブの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001058805A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003082737A1 (fr) * | 2002-03-29 | 2003-10-09 | Toray Industries,Inc. | Procede de production de nanotubes de carbone |
| CN1294076C (zh) * | 2001-12-28 | 2007-01-10 | 南京师范大学 | 碳原子线以及固态碳源热解制备碳纳米管和碳原子线的方法 |
| JP2009280450A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Nagoya Institute Of Technology | カーボンナノチューブの製造方法及び製造装置 |
-
1999
- 1999-08-18 JP JP11231120A patent/JP2001058805A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1294076C (zh) * | 2001-12-28 | 2007-01-10 | 南京师范大学 | 碳原子线以及固态碳源热解制备碳纳米管和碳原子线的方法 |
| WO2003082737A1 (fr) * | 2002-03-29 | 2003-10-09 | Toray Industries,Inc. | Procede de production de nanotubes de carbone |
| JP2009280450A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Nagoya Institute Of Technology | カーボンナノチューブの製造方法及び製造装置 |
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