JP2003313018A - 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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- JP2003313018A JP2003313018A JP2002117353A JP2002117353A JP2003313018A JP 2003313018 A JP2003313018 A JP 2003313018A JP 2002117353 A JP2002117353 A JP 2002117353A JP 2002117353 A JP2002117353 A JP 2002117353A JP 2003313018 A JP2003313018 A JP 2003313018A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 直径が制御されたカーボンナノチューブ、特
に直径が制御された単層カーボンナノチューブを、触媒
を用いる炭化水素化合物の熱分解法により、効率よく製
造する方法を提供すること。 【解決手段】 メソ細孔を有する多孔質シリカ系担体に
鉄金属又は鉄金属含有物を高分散担持させてなる触媒を
用い、炭化水素化合物を熱分解させる。
に直径が制御された単層カーボンナノチューブを、触媒
を用いる炭化水素化合物の熱分解法により、効率よく製
造する方法を提供すること。 【解決手段】 メソ細孔を有する多孔質シリカ系担体に
鉄金属又は鉄金属含有物を高分散担持させてなる触媒を
用い、炭化水素化合物を熱分解させる。
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。さらに詳しくは、本発明は、
機能性材料として有用な直径が制御されたカーボンナノ
チューブ、特に直径が制御された単層カーボンナノチュ
ーブを、触媒を用いる炭化水素化合物の熱分解法によ
り、効率よく製造する方法に関するものである。
ーブの製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、
機能性材料として有用な直径が制御されたカーボンナノ
チューブ、特に直径が制御された単層カーボンナノチュ
ーブを、触媒を用いる炭化水素化合物の熱分解法によ
り、効率よく製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、直径が数ナノメートルから数十ナ
ノメートルの筒状炭素材料であるカーボンナノチューブ
は、例えば超高集積化が可能な分子素子、水素を始めと
する各種ガスの吸蔵材料、電界放出ディスプレー（ＦＥ
Ｄ）用部材、樹脂成形品用添加材などの機能性材料とし
て注目されている。このカーボンナノチューブは、１９
９１年に飯島らによって、アーク放電法の陰極に堆積し
た炭素の塊の中に見出されたものであり［「ネイチャー
（Ｎａｔｕｒｅ）」、第３５４巻、第５６〜５８ページ
（１９９１年）］、それ以来積極的に研究が行われ、レ
ーザー光照射法や熱分解による気相合成法など、各種の
方法により合成されている。
ノメートルの筒状炭素材料であるカーボンナノチューブ
は、例えば超高集積化が可能な分子素子、水素を始めと
する各種ガスの吸蔵材料、電界放出ディスプレー（ＦＥ
Ｄ）用部材、樹脂成形品用添加材などの機能性材料とし
て注目されている。このカーボンナノチューブは、１９
９１年に飯島らによって、アーク放電法の陰極に堆積し
た炭素の塊の中に見出されたものであり［「ネイチャー
（Ｎａｔｕｒｅ）」、第３５４巻、第５６〜５８ページ
（１９９１年）］、それ以来積極的に研究が行われ、レ
ーザー光照射法や熱分解による気相合成法など、各種の
方法により合成されている。
【０００３】該カーボンナノチューブには、多層のもの
と単層のものとが存在し、特に単層カーボンナノチュー
ブは、水素を始めとする各種ガスの吸蔵材料としての用
途が期待されている。しかしながら、この単層カーボン
ナノチューブを、安価で多量かつ効率的・簡便に製造し
得る技術は、これまで見出されていないのが実状であ
る。例えば、単層カーボンナノチューブの製造方法とし
ては、アーク放電法（特開平６−３２２６１６号公報）
やレーザー光照射法（特開平１０−２７３３０８号公
報）などが開示されているが、これらの方法は、製造コ
ストが高くつく上、量産が困難である。また、カーボン
ナノチューブの直径は、触媒金属の粒子径によって支配
されるが、前記のアーク放電法やレーザー光照射法で
は、使用する触媒金属の粒子径の制御が困難であるた
め、所望の直径を有する単層カーボンナノチューブを得
るためには、反応条件や触媒金属種の詳細な設定が必要
である。
と単層のものとが存在し、特に単層カーボンナノチュー
ブは、水素を始めとする各種ガスの吸蔵材料としての用
途が期待されている。しかしながら、この単層カーボン
ナノチューブを、安価で多量かつ効率的・簡便に製造し
得る技術は、これまで見出されていないのが実状であ
る。例えば、単層カーボンナノチューブの製造方法とし
ては、アーク放電法（特開平６−３２２６１６号公報）
やレーザー光照射法（特開平１０−２７３３０８号公
報）などが開示されているが、これらの方法は、製造コ
ストが高くつく上、量産が困難である。また、カーボン
ナノチューブの直径は、触媒金属の粒子径によって支配
されるが、前記のアーク放電法やレーザー光照射法で
は、使用する触媒金属の粒子径の制御が困難であるた
め、所望の直径を有する単層カーボンナノチューブを得
るためには、反応条件や触媒金属種の詳細な設定が必要
である。
【０００４】一方、触媒を用いた通常の気相合成法で
は、反応性の高いアセチレン（特開２０００−８６２１
７号公報）や一酸化炭素［「ケミカル・フィジクス・レ
ターズ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ）」、第３１７巻、第４９７〜５０３ページ（２
０００年）］が原料として用いられるが、これらの原料
は、安全性や有害性の面から問題がある。さらに、同じ
く触媒を用いた通常の気相合成法では、触媒担体細孔外
でカーボンナノチューブの成長が進行するため、該カー
ボンナノチューブの直径が制御されず、また、多層化が
進行しやすいという問題がある。
は、反応性の高いアセチレン（特開２０００−８６２１
７号公報）や一酸化炭素［「ケミカル・フィジクス・レ
ターズ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ）」、第３１７巻、第４９７〜５０３ページ（２
０００年）］が原料として用いられるが、これらの原料
は、安全性や有害性の面から問題がある。さらに、同じ
く触媒を用いた通常の気相合成法では、触媒担体細孔外
でカーボンナノチューブの成長が進行するため、該カー
ボンナノチューブの直径が制御されず、また、多層化が
進行しやすいという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況下で、機能性材料として有用な直径が制御されたカ
ーボンナノチューブ、特に直径が制御された単層カーボ
ンナノチューブを、触媒を用いる炭化水素化合物の熱分
解法により、効率よく製造する方法を提供することを目
的とするものである。
状況下で、機能性材料として有用な直径が制御されたカ
ーボンナノチューブ、特に直径が制御された単層カーボ
ンナノチューブを、触媒を用いる炭化水素化合物の熱分
解法により、効率よく製造する方法を提供することを目
的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、担体として、
メソ細孔を有するシリカ系材料を用いた触媒を使用し、
炭化水素化合物を、該触媒のメソ細孔内で熱分解させる
ことにより、その目的を達成し得ることを見出した。本
発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。す
なわち、本発明は、（１）メソ細孔を有する多孔質シリ
カ系担体に鉄金属又は鉄金属含有物を高分散担持させて
なる触媒を用い、炭化水素化合物を熱分解させることを
特徴とするカーボンナノチューブの製造方法、（２）熱
分解温度が５００〜１１００℃である上記（１）のカー
ボンナノチューブの製造方法、（３）メソ細孔を有する
多孔質シリカ系担体が、細孔径１〜１０ｎｍ、細孔容量
０．１〜１．５ｃｍ3／ｇ及び比表面積１００〜２００
０ｍ2／ｇを有するものである上記（１）のカーボンナ
ノチューブの製造方法、（４）炭化水素化合物が、炭素
数１〜４のアルカン及び炭素数２〜４のアルケンの中か
ら選ばれる少なくとも一種である上記（１）のカーボン
ナノチューブの製造方法、及び（５）カーボンナノチュ
ーブが単層カーボンナノチューブである上記（１）のカ
ーボンナノチューブの製造方法、を提供するものであ
る。
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、担体として、
メソ細孔を有するシリカ系材料を用いた触媒を使用し、
炭化水素化合物を、該触媒のメソ細孔内で熱分解させる
ことにより、その目的を達成し得ることを見出した。本
発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。す
なわち、本発明は、（１）メソ細孔を有する多孔質シリ
カ系担体に鉄金属又は鉄金属含有物を高分散担持させて
なる触媒を用い、炭化水素化合物を熱分解させることを
特徴とするカーボンナノチューブの製造方法、（２）熱
分解温度が５００〜１１００℃である上記（１）のカー
ボンナノチューブの製造方法、（３）メソ細孔を有する
多孔質シリカ系担体が、細孔径１〜１０ｎｍ、細孔容量
０．１〜１．５ｃｍ3／ｇ及び比表面積１００〜２００
０ｍ2／ｇを有するものである上記（１）のカーボンナ
ノチューブの製造方法、（４）炭化水素化合物が、炭素
数１〜４のアルカン及び炭素数２〜４のアルケンの中か
ら選ばれる少なくとも一種である上記（１）のカーボン
ナノチューブの製造方法、及び（５）カーボンナノチュ
ーブが単層カーボンナノチューブである上記（１）のカ
ーボンナノチューブの製造方法、を提供するものであ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明のカーボンナノチューブの
製造方法においては、原料として炭化水素化合物が用い
られる。この炭化水素化合物としては、炭素数１〜４の
アルカン、具体的にはメタン、エタン、プロパン、ブタ
ンなどが、あるいは炭素数２〜４のアルケン、具体的に
はエチレン、プロピレン、ブテンなどが挙げられ、これ
らは一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせ
て用いてもよい。本発明においては、原料ガスとして、
上記炭化水素化合物を、窒素、ヘリウム、アルゴンなど
の不活性ガス、あるいは水素により任意の割合で希釈混
合したものを用いることができる。
製造方法においては、原料として炭化水素化合物が用い
られる。この炭化水素化合物としては、炭素数１〜４の
アルカン、具体的にはメタン、エタン、プロパン、ブタ
ンなどが、あるいは炭素数２〜４のアルケン、具体的に
はエチレン、プロピレン、ブテンなどが挙げられ、これ
らは一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせ
て用いてもよい。本発明においては、原料ガスとして、
上記炭化水素化合物を、窒素、ヘリウム、アルゴンなど
の不活性ガス、あるいは水素により任意の割合で希釈混
合したものを用いることができる。
【０００８】一方、触媒としては、メソ細孔を有する多
孔質シリカ系担体に鉄金属又は鉄金属含有物を高分散担
持したものが用いられる。本発明で用いるメソ細孔を有
する多孔質シリカ系担体の性状としては、細孔径が１〜
１０ｎｍ、細孔容量が０．１〜１．５ｃｍ3／ｇ及び比
表面積が１００〜２０００ｍ2／ｇの範囲にあるものを
好ましく挙げることができ、特にシリカからなり、かつ
細孔径が２〜５ｎｍ、細孔容量が０．５〜１．０ｃｍ3
／ｇ及び比表面積が５００〜１５００ｍ2／ｇの範囲に
あるものが好適である。このようなメソ細孔を有する多
孔質シリカ系担体としては、例えば［Ｃ．Ｔ．Ｋｒｅｓ
ｇｅら、Ｎａｔｕｒｅ、３５９（１９９２）、７１０］
に記載されている「ＭＣＭ−４１」などが挙げられる。
孔質シリカ系担体に鉄金属又は鉄金属含有物を高分散担
持したものが用いられる。本発明で用いるメソ細孔を有
する多孔質シリカ系担体の性状としては、細孔径が１〜
１０ｎｍ、細孔容量が０．１〜１．５ｃｍ3／ｇ及び比
表面積が１００〜２０００ｍ2／ｇの範囲にあるものを
好ましく挙げることができ、特にシリカからなり、かつ
細孔径が２〜５ｎｍ、細孔容量が０．５〜１．０ｃｍ3
／ｇ及び比表面積が５００〜１５００ｍ2／ｇの範囲に
あるものが好適である。このようなメソ細孔を有する多
孔質シリカ系担体としては、例えば［Ｃ．Ｔ．Ｋｒｅｓ
ｇｅら、Ｎａｔｕｒｅ、３５９（１９９２）、７１０］
に記載されている「ＭＣＭ−４１」などが挙げられる。
【０００９】前記触媒において、メソ細孔を有する多孔
質シリカ系担体への鉄金属又は鉄金属含有物の担持方法
としては、特に制限はなく、様々な方法を用いることが
できるが、例えば鉄の無機塩又は鉄の有機塩を含浸させ
て担持させる方法などを、好ましく用いることができ
る。
質シリカ系担体への鉄金属又は鉄金属含有物の担持方法
としては、特に制限はなく、様々な方法を用いることが
できるが、例えば鉄の無機塩又は鉄の有機塩を含浸させ
て担持させる方法などを、好ましく用いることができ
る。
【００１０】このようにして得られた触媒中の担持鉄金
属量としては特に制限はないが、通常Ｆｅ2Ｏ3換算で
０．１質量％以上である。また、上限については、鉄金
属が高分散で担持されていればよく、特に制限はない
が、鉄金属の分散担持性及び触媒調製などの面から、一
般的には、２質量％程度である。この触媒の形状につい
ては、特に制限はないが、通常粉末状や粒状の形態で用
いられる。次に、反応方法の好ましい実施態様について
説明する。まず、円筒状などの反応器に前記触媒をセッ
トしたのち、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガ
ス、あるいは水素などを流通させながら、所定の温度ま
で反応器を加熱する。所定の温度に達したら、上記の流
通ガスを原料ガスに切り替え、所定のガス流量となるよ
うに調整したのち、反応を開始する。反応温度は、通常
５００〜１１００℃の範囲で選定される。この温度が５
００℃未満では炭化水素化合物の熱分解が進行しにくい
し、１１００℃を超えるとグラファイト質炭素の生成量
が増大するため、目的物である単層カーボンナノチュー
ブが効率よく得られにくい。したがって、好ましい反応
温度は７００〜９００℃の範囲である。
属量としては特に制限はないが、通常Ｆｅ2Ｏ3換算で
０．１質量％以上である。また、上限については、鉄金
属が高分散で担持されていればよく、特に制限はない
が、鉄金属の分散担持性及び触媒調製などの面から、一
般的には、２質量％程度である。この触媒の形状につい
ては、特に制限はないが、通常粉末状や粒状の形態で用
いられる。次に、反応方法の好ましい実施態様について
説明する。まず、円筒状などの反応器に前記触媒をセッ
トしたのち、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガ
ス、あるいは水素などを流通させながら、所定の温度ま
で反応器を加熱する。所定の温度に達したら、上記の流
通ガスを原料ガスに切り替え、所定のガス流量となるよ
うに調整したのち、反応を開始する。反応温度は、通常
５００〜１１００℃の範囲で選定される。この温度が５
００℃未満では炭化水素化合物の熱分解が進行しにくい
し、１１００℃を超えるとグラファイト質炭素の生成量
が増大するため、目的物である単層カーボンナノチュー
ブが効率よく得られにくい。したがって、好ましい反応
温度は７００〜９００℃の範囲である。
【００１１】ガス流量は、触媒１ｇ当たり、好ましく
は、１０〜１００００ｃｍ3／分、より好ましくは１０
０〜１０００ｃｍ3／分である。この流量が１０ｃｍ3／
分未満では目的物である単層カーボンナノチューブを収
率よく得ることができにくいし、 １００００ｃｍ3
／分を超えると、目的物である単層カーボンナノチュー
ブの生成及び成長に充分な触媒と原料ガスとの接触滞量
時間を確保することができにくい。反応時間は、通常５
〜１２０分程度、好ましくは１５〜６０分である。反応
時間が５分未満では目的物である単層カーボンナノチュ
ーブの成長が充分に進行しないおそれがあり、１２０分
を超えるとグラファイト質炭素の生成量が増大して、目
的物である単層カーボンナノチューブが効率よく得られ
にくい。反応終了後、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの
不活性ガスを流通させながら、室温まで冷却したのち、
反応器内から触媒を取り出し、目的物である単層カーボ
ンナノチューブを触媒から分離する。上記単層カーボン
ナノチューブの触媒からの分離の手段については特に制
限はないが、例えばフッ化水素酸や塩酸、硝酸あるいは
水酸化ナトリウム水溶液により触媒のみを溶解させ、分
離する方法を用いることができる。これらの酸や水酸化
ナトリウム水溶液に対して、単層カーボンナノチューブ
は化学的に極めて安定であるため、触媒との分離が可能
である。このようにして、炭化水素化合物を熱分解する
ことにより、該メソ細孔直径以下の直径を有する単層カ
ーボンナノチューブが選択的に効率よく得られる。
は、１０〜１００００ｃｍ3／分、より好ましくは１０
０〜１０００ｃｍ3／分である。この流量が１０ｃｍ3／
分未満では目的物である単層カーボンナノチューブを収
率よく得ることができにくいし、 １００００ｃｍ3
／分を超えると、目的物である単層カーボンナノチュー
ブの生成及び成長に充分な触媒と原料ガスとの接触滞量
時間を確保することができにくい。反応時間は、通常５
〜１２０分程度、好ましくは１５〜６０分である。反応
時間が５分未満では目的物である単層カーボンナノチュ
ーブの成長が充分に進行しないおそれがあり、１２０分
を超えるとグラファイト質炭素の生成量が増大して、目
的物である単層カーボンナノチューブが効率よく得られ
にくい。反応終了後、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの
不活性ガスを流通させながら、室温まで冷却したのち、
反応器内から触媒を取り出し、目的物である単層カーボ
ンナノチューブを触媒から分離する。上記単層カーボン
ナノチューブの触媒からの分離の手段については特に制
限はないが、例えばフッ化水素酸や塩酸、硝酸あるいは
水酸化ナトリウム水溶液により触媒のみを溶解させ、分
離する方法を用いることができる。これらの酸や水酸化
ナトリウム水溶液に対して、単層カーボンナノチューブ
は化学的に極めて安定であるため、触媒との分離が可能
である。このようにして、炭化水素化合物を熱分解する
ことにより、該メソ細孔直径以下の直径を有する単層カ
ーボンナノチューブが選択的に効率よく得られる。
【００１２】
【実施例】次に、本発明を実施例により、さらに詳細に
説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定
されるものではない。 調製例１ 触媒の調製 メソ細孔を有する多孔質シリカ系担体として、細孔径
２．５〜４．０ｎｍ、細孔容量０．９５ｃｍ3／ｇ及び
比表面積７２０ｍ2／ｇを有する「ＭＣＭ−４１」を用
い、下記のようにして、鉄金属を選択的に担持させた粉
末状触媒を調製した。この触媒中の鉄金属含有量は、Ｆ
ｅ2Ｏ3換算で１．４質量％であった。硝酸鉄(III)・九
水和物を用いて調製した０．３５モル／リットル濃度の
鉄水溶液を真空下で上記多孔質シリカ系担体にその吸水
当量分だけ含浸させ、８０℃で２時間、さらに１２０℃
で２時間の乾燥後、５５０℃で６時間の焼成をすること
で、触媒を調製した。 調製例２ 触媒の調製 調製例１と同様な含浸法により、鉄金属含有量がＦｅ2
Ｏ3換算で０．４質量％の粉末状触媒を調製した。
説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定
されるものではない。 調製例１ 触媒の調製 メソ細孔を有する多孔質シリカ系担体として、細孔径
２．５〜４．０ｎｍ、細孔容量０．９５ｃｍ3／ｇ及び
比表面積７２０ｍ2／ｇを有する「ＭＣＭ−４１」を用
い、下記のようにして、鉄金属を選択的に担持させた粉
末状触媒を調製した。この触媒中の鉄金属含有量は、Ｆ
ｅ2Ｏ3換算で１．４質量％であった。硝酸鉄(III)・九
水和物を用いて調製した０．３５モル／リットル濃度の
鉄水溶液を真空下で上記多孔質シリカ系担体にその吸水
当量分だけ含浸させ、８０℃で２時間、さらに１２０℃
で２時間の乾燥後、５５０℃で６時間の焼成をすること
で、触媒を調製した。 調製例２ 触媒の調製 調製例１と同様な含浸法により、鉄金属含有量がＦｅ2
Ｏ3換算で０．４質量％の粉末状触媒を調製した。
【００１３】実施例１
反応器として、入口側にガス導入管、出口側にガス排出
管が接続され、反応器全体を電気ヒーターで加熱でき、
かつ循環水により冷却できる構造のアルミナ製円筒横型
反応器を用いた。まず、アルミナ製円筒横型反応器内
に、調製例１で得た粉末状触媒０．５ｇをアルミナ製皿
の上に乗せてセットし、反応器内を真空排気後、水素ガ
スの流通を開始した。反応器内に、水素ガスを１００ｃ
ｍ3／分で流通させたまま、１５℃／分の速度で昇温さ
せ５５０℃まで達したのち、最終的に１０℃／分の速度
で、反応開始温度である７５０℃まで昇温させた。７５
０℃に到達後、直ちにエチレン１０体積％と窒素９０体
積％とからなる原料ガスに切り替え、温度を７５０℃に
保持しながら、１００ｃｍ3／分で３０分間流通させ
て、反応を行った。反応終了後、流速１００ｃｍ3／分
の窒素ガスに切り替え、１００℃／分の速度で室温まで
冷却降温したのち、反応器内を大気開放させた状態で反
応済み触媒を取り出した。次いで、この反応済み触媒を
フッ化水素酸及び塩酸にて溶解させ、ろ別後、ろ紙上の
残渣物を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、約３ｎ
ｍの均一な直経を有する単層カーボンナノチューブが生
成していることを確認した。図１は、得られたカーボン
ナノチューブのＴＥＭ写真図であり、その直経はＭＣＭ
−４１のメソ細孔直経以下に制御されていることが分か
る。
管が接続され、反応器全体を電気ヒーターで加熱でき、
かつ循環水により冷却できる構造のアルミナ製円筒横型
反応器を用いた。まず、アルミナ製円筒横型反応器内
に、調製例１で得た粉末状触媒０．５ｇをアルミナ製皿
の上に乗せてセットし、反応器内を真空排気後、水素ガ
スの流通を開始した。反応器内に、水素ガスを１００ｃ
ｍ3／分で流通させたまま、１５℃／分の速度で昇温さ
せ５５０℃まで達したのち、最終的に１０℃／分の速度
で、反応開始温度である７５０℃まで昇温させた。７５
０℃に到達後、直ちにエチレン１０体積％と窒素９０体
積％とからなる原料ガスに切り替え、温度を７５０℃に
保持しながら、１００ｃｍ3／分で３０分間流通させ
て、反応を行った。反応終了後、流速１００ｃｍ3／分
の窒素ガスに切り替え、１００℃／分の速度で室温まで
冷却降温したのち、反応器内を大気開放させた状態で反
応済み触媒を取り出した。次いで、この反応済み触媒を
フッ化水素酸及び塩酸にて溶解させ、ろ別後、ろ紙上の
残渣物を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、約３ｎ
ｍの均一な直経を有する単層カーボンナノチューブが生
成していることを確認した。図１は、得られたカーボン
ナノチューブのＴＥＭ写真図であり、その直経はＭＣＭ
−４１のメソ細孔直経以下に制御されていることが分か
る。
【００１４】実施例２
実施例１で示したアルミナ製円筒横型反応器内に、調整
例２で得られた粉末状触媒０．５ｇをアルミナ皿の上に
乗せてセットし、反応器内を真空排気後、水素ガスの流
通を開始した。反応器内に、水素ガスを１００ｃｍ3／
分で流通させたまま、１５℃／分の速度で昇温させ６５
０℃まで達したのち、最終的に１０℃／分の速度で、反
応開始温度である８５０℃まで昇温させた。８５０℃に
到達後、直ちに実施例１と同一の原料ガスに切り替え、
温度を８５０℃に保持しながら、１００ｃｍ3／分で３
０分間流通させて、反応を行った。反応終了後、流速１
００ｃｍ3／分の窒素ガスに切り替え、１００℃／分の
速度で室温まで冷却降温したのち、反応器内を大気開放
させた状態で反応済み触媒を取り出した。次いで、この
反応済み触媒を１０モル／リットル濃度の水酸化ナトリ
ウム水溶液に加熱溶解させ、ろ別後、ろ紙上の残渣物を
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、約１．５ｎｍの
均一な直径を有する単層カーボンナノチューブが生成し
ていることを確認した。図２は、得られたカーボンナノ
チューブのＴＥＭ写真図であり、その直径はＭＣＭ−４
１のメソ細孔直径以下に制御されていることが分かる。
例２で得られた粉末状触媒０．５ｇをアルミナ皿の上に
乗せてセットし、反応器内を真空排気後、水素ガスの流
通を開始した。反応器内に、水素ガスを１００ｃｍ3／
分で流通させたまま、１５℃／分の速度で昇温させ６５
０℃まで達したのち、最終的に１０℃／分の速度で、反
応開始温度である８５０℃まで昇温させた。８５０℃に
到達後、直ちに実施例１と同一の原料ガスに切り替え、
温度を８５０℃に保持しながら、１００ｃｍ3／分で３
０分間流通させて、反応を行った。反応終了後、流速１
００ｃｍ3／分の窒素ガスに切り替え、１００℃／分の
速度で室温まで冷却降温したのち、反応器内を大気開放
させた状態で反応済み触媒を取り出した。次いで、この
反応済み触媒を１０モル／リットル濃度の水酸化ナトリ
ウム水溶液に加熱溶解させ、ろ別後、ろ紙上の残渣物を
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、約１．５ｎｍの
均一な直径を有する単層カーボンナノチューブが生成し
ていることを確認した。図２は、得られたカーボンナノ
チューブのＴＥＭ写真図であり、その直径はＭＣＭ−４
１のメソ細孔直径以下に制御されていることが分かる。
【００１５】
【発明の効果】本発明の方法によれば、製造時の反応時
間や反応温度に左右されずに、該メソ細孔以下の直径を
有し、直径がよく制御された単層カーボンナノチューブ
を、選択的に効率よく得ることができる。本発明の方法
で得られた単層カーボンナノチューブは、機能性材料と
して種々の用途、特に水素を始めとする各種のガス吸蔵
材料としての利用が期待されている。
間や反応温度に左右されずに、該メソ細孔以下の直径を
有し、直径がよく制御された単層カーボンナノチューブ
を、選択的に効率よく得ることができる。本発明の方法
で得られた単層カーボンナノチューブは、機能性材料と
して種々の用途、特に水素を始めとする各種のガス吸蔵
材料としての利用が期待されている。
【図１】実施例１で得られた単層カーボンナノチューブ
の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真図である。
の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真図である。
【図２】実施例２で得られた単層カーボンナノチューブ
の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真図である。
の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真図である。
─────────────────────────────────────────────────────
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Ｆターム(参考） 4G146 AA12 BA12 BC08 BC33A
BC33B BC34A BC34B BC44
BC46
Claims (5)
- 【請求項１】メソ細孔を有する多孔質シリカ系担体に鉄
金属又は鉄金属含有物を高分散担持させてなる触媒を用
い、炭化水素化合物を熱分解させ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】熱分解温度が５００〜１１００℃である請
求項１記載のカーボンナノチューブの製造方法。 - 【請求項３】メソ細孔を有する多孔質シリカ系担体が、
細孔径１〜１０ｎｍ、細孔容量０．１〜１．５ｃｍ3／
ｇ及び比表面積１００〜２０００ｍ2／ｇを有するもの
である請求項１記載のカーボンナノチューブの製造方
法。 - 【請求項４】炭化水素化合物が、炭素数１〜４のアルカ
ン及び炭素数２〜４のアルケンの中から選ばれる少なく
とも一種である請求項１記載のカーボンナノチューブの
製造方法。 - 【請求項５】カーボンナノチューブが単層カーボンナノ
チューブである請求項１記載のカーボンナノチューブの
製造方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002117353A JP2003313018A (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | カーボンナノチューブの製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003313018A true JP2003313018A (ja) | 2003-11-06 |
Family
ID=29534589
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002117353A Pending JP2003313018A (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | カーボンナノチューブの製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2003313018A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006056758A (ja) * | 2004-08-23 | 2006-03-02 | Shinzo Suzuki | カーボンナノチューブの製造方法及びカーボンナノチューブ構成物 |
| JP2007176767A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Toray Ind Inc | カーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法 |
| JP2007521664A (ja) * | 2003-12-11 | 2007-08-02 | イエール ユニバーシティ | 制御された直径を有するホウ素ナノ構造体の成長 |
| JP2008526683A (ja) * | 2005-01-11 | 2008-07-24 | 本田技研工業株式会社 | 長いカーボン単層ナノチューブを成長させるための方法 |
| JP2009507744A (ja) * | 2005-05-05 | 2009-02-26 | 本田技研工業株式会社 | 狭小な直径のカーボン単層ナノチューブの合成 |
| KR100995388B1 (ko) | 2008-09-19 | 2010-11-19 | 한국과학기술원 | 템플릿을 이용한 탄소나노튜브의 직경제어방법 |
| KR101007184B1 (ko) | 2008-10-17 | 2011-01-12 | 제일모직주식회사 | 탄소나노튜브 합성용 담지촉매, 그 제조방법 및 이를 이용한 탄소나노튜브 |
| CN114314564A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-12 | 长沙晟天新材料有限公司 | 一种碳纳米管导电网络包覆SiO@C复合材料及其制备方法和应用 |
-
2002
- 2002-04-19 JP JP2002117353A patent/JP2003313018A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007521664A (ja) * | 2003-12-11 | 2007-08-02 | イエール ユニバーシティ | 制御された直径を有するホウ素ナノ構造体の成長 |
| JP2006056758A (ja) * | 2004-08-23 | 2006-03-02 | Shinzo Suzuki | カーボンナノチューブの製造方法及びカーボンナノチューブ構成物 |
| JP2008526683A (ja) * | 2005-01-11 | 2008-07-24 | 本田技研工業株式会社 | 長いカーボン単層ナノチューブを成長させるための方法 |
| JP2009507744A (ja) * | 2005-05-05 | 2009-02-26 | 本田技研工業株式会社 | 狭小な直径のカーボン単層ナノチューブの合成 |
| JP2007176767A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Toray Ind Inc | カーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法 |
| KR100995388B1 (ko) | 2008-09-19 | 2010-11-19 | 한국과학기술원 | 템플릿을 이용한 탄소나노튜브의 직경제어방법 |
| KR101007184B1 (ko) | 2008-10-17 | 2011-01-12 | 제일모직주식회사 | 탄소나노튜브 합성용 담지촉매, 그 제조방법 및 이를 이용한 탄소나노튜브 |
| CN114314564A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-12 | 长沙晟天新材料有限公司 | 一种碳纳米管导电网络包覆SiO@C复合材料及其制备方法和应用 |
| CN114314564B (zh) * | 2021-12-22 | 2023-11-28 | 湖南京舟股份有限公司 | 一种碳纳米管导电网络包覆SiO@C复合材料及其制备方法和应用 |
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