JP2006240932A - カーボンナノチューブ - Google Patents
カーボンナノチューブ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006240932A JP2006240932A JP2005060396A JP2005060396A JP2006240932A JP 2006240932 A JP2006240932 A JP 2006240932A JP 2005060396 A JP2005060396 A JP 2005060396A JP 2005060396 A JP2005060396 A JP 2005060396A JP 2006240932 A JP2006240932 A JP 2006240932A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon nanotubes
- boron
- carbon
- weight
- carbon nanotube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
【解決手段】 上記課題は、炭素の含有量が80〜99.98重量%、ホウ素の含有量が0.01〜10重量%および酸素の含有量が0.01〜10重量%であることを特徴とするカーボンナノチューブによって解決される。
【選択図】 図3
Description
以下、代表的な各々の合成方法についてその詳細を説明する。
2つの炭素材料の間にてアーク放電を行い、アークの熱で炭素を蒸発させることによりカーボンナノチューブを合成する方法で、一般的には密閉容器(チャンバー)を用い、ヘリウムガスや水素ガスを用いた減圧雰囲気内で放電を行う方法である。直流放電を行った場合、陰極の炭素電極に堆積するカーボン凝縮物(陰極堆積物)の中に多層カーボンナノチューブが合成される。単層カーボンナノチューブを合成する場合は、陽極の炭素材料に単層カーボンナノチューブの成長を促す金属などの触媒を含んだ電極を用いる。単層カーボンナノチューブは気相で生成した煤の中に含まれるため、放電後、電極やチャンバー内面に付着した煤を回収することによって得ることができる。触媒の有無や種類、反応条件などを変えることによって、カーボンナノチューブだけでなく、カーボンナノホーンなど、 種々のナノカーボン材料を合成することもできる。
1200℃程度に加熱した電気炉の中に挿入した石英管の内部に炭素材料のターゲットを置き、石英管にアルゴンガスを流しながら、ガスの流れの上流側から炭素材料にレーザを照射して炭素を蒸発させ、合成する方法である。電気炉の出口付近の冷えた石英管の内壁や水冷鍋のトラップにカーボンナノチューブを含む煤が付着する。アーク放電法と同様に、触媒の有無や種類、反応条件などを変えることによって、単層および多層のカーボンナノチューブを作り分けることができ、また、カーボンナノホーンなど、種々のナノカーボン材料を合成することもできる。
数100℃〜1200℃程度に加熱した電気炉に炭化水素ガスをアルゴンガスや水素ガスなどのキャリアーガスとともに供給して合成する方法である。多層カーボンナノチューブの場合は、炉内に設置した基板上に堆積して成長する。単層カーボンナノチューブの場合は、炭化水素ガスとともに触媒材料を供給して合成する。
この方法は、カーボンナノチューブ合成のための材料を大気圧側より簡単に供給できるため、連続運転が可能で生産性が高いが、欠陥の多いカーボンナノチューブができやすく、結晶性を上げるためには合成後に数千度の高温熱処理を行い精製することが必要となる場合がある。
本発明は、無機および有機系の溶媒中において均一に分散し、しかもその状態を長時間保持することが可能であり、かつ結晶性が高いカーボンナノチューブを提供することを目的としている。
炭素、ホウ素および酸素を主成分とするカーボンナノチューブであって炭素の含有量が80〜99.98重量%、ホウ素の含有量が0.01〜10重量%および酸素の含有量が0.01〜10重量%であることを特徴とするカーボンナノチューブ
しかしながら、CVD法により合成されたカーボンナノチューブには不純物として触媒金属を含有している場合が多く、塩酸、硫酸等の酸性溶液を用いて酸溶解処理を行うことにより触媒金属を予め除去しておくことが好ましい。
以下、カーボンナノチューブを出発原料として、ホウ素化処理または酸化処理を行う方法について説明する。
ホウ素化処理は、カーボンナノチューブにホウ素化号物を混合し、不活性ガス雰囲気中で高温に加熱することにより行うことができる。
ホウ素化合物として、酸化ホウ素(B2O3)のほか、例えば、ホウ酸(H3BO3)またはメラニンボレート等の有機ホウ酸化合物を用いることができる。ホウ素化号物の量は、カーボンナノチューブに対するホウ素の重量比で0.01〜70倍程度、好ましくは0.1〜10倍程度が適当である。ホウ素の比率を高くすると得られたカーボンナノチューブのホウ素の含有量が多くなる。
加熱温度は、酸化ホウ素の場合1500℃以上、好ましくは1800℃以上、ホウ酸の場合は1000℃以上がよい。加熱温度の上限は2500℃程度である。加熱時間は、加熱温度にもよるが1〜10時間程度である。一般に、加熱温度を高くしあるいは加熱時間を長くすると得られるカーボンナノチューブのホウ素の含有量が多くなる。
酸化処理は、硫酸、硝酸、硫酸と硝酸の混合液、クロロ硫酸、もしくは過マンガン酸カリウム水溶液中に多層もしくは単層カーボンナノチューブを加えて加熱することによって行うことができる。
上記のホウ素化処理あるいは酸化処理において導入されたホウ素または酸素の含有量は、X線光電子分光(XPS)法を用いて測定することができる。
アーク放電法により合成した多層カーボンナノチューブを出発原料として用いた。図1に、出発原料の多層カーボンナノチューブの走査型電子顕微鏡(SEM)写真を示す。まず、酸化ホウ素(B2O3)4.0gと多層カーボンナノチューブ150mgとを混合して、アルゴン雰囲気中にて約2000℃で1時間加熱して、ホウ素含有多層カーボンナノチューブを合成した。
化学気相成長法(CVD法)により合成した単層カーボンナノチューブを出発原料として用いた。まず、ホウ酸(H3BO3)1.0gと単層カーボンナノチューブ150mgとを混合して、窒素雰囲気中にて約1000℃で4時間加熱して、ホウ素含有単層カーボンナノチューブを合成した。
自然冷却後、ホウ素含有単層カーボンナノチューブ100mgを硫酸(96%)20mlおよび硝酸(70%)20mlの混合溶液中で3分間超音波分散する。次に、大気雰囲気中にて攪拌しながら、約150℃で3時間程度煮沸還流する。反応後、セラミックフィルター(孔径:0.2μm)でろ過し、純水で洗浄した後、一晩自然乾燥させて40mgのホウ素および酸素含有単層カーボンナノチューブを合成した。
このようにして得られたホウ素および酸素含有単層カーボンナノチューブをXPS分析した結果、炭素の含有量96重量%、ホウ素の含有量1重量%および酸素の含有量3重量%であった。
さらに、本実施例において得られた単層カーボンナノチューブ約20mgをエタノール水溶液入りの試薬瓶に入れ、超音波を1分間照射して懸濁液を作製した。
そして、超音波照射終了後から液中で懸濁粒子が凝集もしくは沈降し始めるまでの間(t0)を測定した結果、34時間であり、実施例1と同様に非常に分散性が良好で凝集し難いカーボンナノチューブであった。
Claims (1)
- 炭素、ホウ素および酸素を主成分とするカーボンナノチューブであって、炭素の含有量が80〜99.98重量%、ホウ素の含有量が0.01〜10重量%および酸素の含有量が0.01〜10重量%であることを特徴とするカーボンナノチューブ
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005060396A JP4696598B2 (ja) | 2005-03-04 | 2005-03-04 | カーボンナノチューブ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005060396A JP4696598B2 (ja) | 2005-03-04 | 2005-03-04 | カーボンナノチューブ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006240932A true JP2006240932A (ja) | 2006-09-14 |
JP4696598B2 JP4696598B2 (ja) | 2011-06-08 |
Family
ID=37047710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005060396A Expired - Fee Related JP4696598B2 (ja) | 2005-03-04 | 2005-03-04 | カーボンナノチューブ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4696598B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009275337A (ja) * | 2008-04-16 | 2009-11-26 | Nissin Kogyo Co Ltd | カーボンナノファイバー及びその製造方法、カーボンナノファイバーを用いた炭素繊維複合材料の製造方法及び炭素繊維複合材料 |
JP2010018744A (ja) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Nissin Kogyo Co Ltd | 耐塩素性に優れた炭素繊維複合材料及びその製造方法 |
WO2013047809A1 (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | 三菱マテリアル株式会社 | 導電性粒子およびその用途 |
TWI411571B (zh) * | 2007-11-29 | 2013-10-11 | Univ Nat Chunghsing | A method of dispersing carbon nanotubes with silica particles and a dispersion thereof |
JPWO2019009285A1 (ja) * | 2017-07-06 | 2020-06-11 | 富士フイルム株式会社 | 導電膜、熱電変換層、熱電変換素子、熱電変換モジュール、導電膜の製造方法、組成物 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11139821A (ja) * | 1997-11-06 | 1999-05-25 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | 多成分系ナノチューブの製造方法 |
JP2002097010A (ja) * | 2000-09-20 | 2002-04-02 | Japan Science & Technology Corp | ハイブリッド単層カーボンナノチューブの作製方法 |
JP2002524376A (ja) * | 1998-09-14 | 2002-08-06 | ダイアモンド・マテリアルズ・インコーポレーテッド | フラーレンをベースとする焼結炭素材料 |
JP2002348108A (ja) * | 2001-03-12 | 2002-12-04 | Futaba Corp | ナノカーボンの製造方法及びその方法を用いて製造されたナノカーボン及びナノカーボンと金属微粒子を含む複合材料又は混合材料,ナノカーボンの製造装置、ナノカーボンのパターン化方法及びその方法を用いてパターン化されたナノカーボン基材及びそのパターン化されたナノカーボン基材を用いた電子放出源 |
JP2003073929A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-12 | Gsi Creos Corp | 気相成長法による炭素繊維、リチウム二次電池用電極材およびリチウム二次電池 |
JP2003227039A (ja) * | 2001-11-07 | 2003-08-15 | Showa Denko Kk | 微細炭素繊維、その製造方法及びその用途 |
-
2005
- 2005-03-04 JP JP2005060396A patent/JP4696598B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11139821A (ja) * | 1997-11-06 | 1999-05-25 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | 多成分系ナノチューブの製造方法 |
JP2002524376A (ja) * | 1998-09-14 | 2002-08-06 | ダイアモンド・マテリアルズ・インコーポレーテッド | フラーレンをベースとする焼結炭素材料 |
JP2002097010A (ja) * | 2000-09-20 | 2002-04-02 | Japan Science & Technology Corp | ハイブリッド単層カーボンナノチューブの作製方法 |
JP2002348108A (ja) * | 2001-03-12 | 2002-12-04 | Futaba Corp | ナノカーボンの製造方法及びその方法を用いて製造されたナノカーボン及びナノカーボンと金属微粒子を含む複合材料又は混合材料,ナノカーボンの製造装置、ナノカーボンのパターン化方法及びその方法を用いてパターン化されたナノカーボン基材及びそのパターン化されたナノカーボン基材を用いた電子放出源 |
JP2003073929A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-12 | Gsi Creos Corp | 気相成長法による炭素繊維、リチウム二次電池用電極材およびリチウム二次電池 |
JP2003227039A (ja) * | 2001-11-07 | 2003-08-15 | Showa Denko Kk | 微細炭素繊維、その製造方法及びその用途 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI411571B (zh) * | 2007-11-29 | 2013-10-11 | Univ Nat Chunghsing | A method of dispersing carbon nanotubes with silica particles and a dispersion thereof |
JP2009275337A (ja) * | 2008-04-16 | 2009-11-26 | Nissin Kogyo Co Ltd | カーボンナノファイバー及びその製造方法、カーボンナノファイバーを用いた炭素繊維複合材料の製造方法及び炭素繊維複合材料 |
EP2270266A4 (en) * | 2008-04-16 | 2012-07-04 | Nissin Kogyo Kk | CARBON NANOFIBER, METHOD OF MANUFACTURING THEREOF, METHOD FOR THE PRODUCTION OF A CARBON FIBER COMPOSITE WITH CARBON FIBER AND CARBON FIBER COMPOSITE |
US8263698B2 (en) | 2008-04-16 | 2012-09-11 | Nissin Kogyo Co., Ltd. | Carbon nanofiber, method for production thereof, method for production of carbon fiber composite material using carbon nanofiber, and carbon fiber composite material |
US8415420B2 (en) | 2008-04-16 | 2013-04-09 | Nissin Kogyo Co., Ltd. | Carbon nanofiber, method for production thereof, method for production of carbon fiber composite material using carbon nanofiber, and carbon fiber composite material |
KR101259693B1 (ko) | 2008-04-16 | 2013-05-02 | 닛신 고오교오 가부시키가이샤 | 카본 나노 파이버 및 그 제조 방법, 카본 나노 파이버를 이용한 탄소섬유 복합재료의 제조 방법 및 탄소섬유 복합재료 |
JP2010018744A (ja) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Nissin Kogyo Co Ltd | 耐塩素性に優れた炭素繊維複合材料及びその製造方法 |
WO2013047809A1 (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | 三菱マテリアル株式会社 | 導電性粒子およびその用途 |
JPWO2019009285A1 (ja) * | 2017-07-06 | 2020-06-11 | 富士フイルム株式会社 | 導電膜、熱電変換層、熱電変換素子、熱電変換モジュール、導電膜の製造方法、組成物 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4696598B2 (ja) | 2011-06-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shen et al. | Double-walled carbon nanotubes: challenges and opportunities | |
RU2437832C2 (ru) | Углеродные нанотрубки, функционализированные фуллеренами | |
Ahmad et al. | Synthesis of boron nitride nanotubes via chemical vapour deposition: a comprehensive review | |
US7468097B2 (en) | Method and apparatus for hydrogen production from greenhouse gas saturated carbon nanotubes and synthesis of carbon nanostructures therefrom | |
TWI444328B (zh) | A carbon material containing carbon nanotubes and a carbon material obtained by the purification method, and a resin molded body using the carbon material, a fiber, a heat sink, a sliding material, an electric field source material of the electric field, a conductive material of the electrode Agent, catalyst carrier and conductive film | |
Mathur et al. | Co-synthesis, purification and characterization of single-and multi-walled carbon nanotubes using the electric arc method | |
Kibria et al. | Synthesis of narrow-diameter carbon nanotubes from acetylene decomposition over an iron–nickel catalyst supported on alumina | |
Lyu et al. | Synthesis and characterization of high-quality double-walled carbon nanotubes by catalytic decomposition of alcohol | |
Zhao et al. | Study on purification and tip-opening of CNTs fabricated by CVD | |
Hosseini et al. | Synthesis of carbon nanotubes, nano fibbers and nano union by electric arc discharge method using NaCl accuse as solution and Fe and Ni particles and catalysts | |
Qian et al. | Surface growth of single-walled carbon nanotubes from ruthenium nanoparticles | |
JP4696598B2 (ja) | カーボンナノチューブ | |
Maselugbo et al. | Boron nitride nanotubes: A review of recent progress on purification methods and techniques | |
Rajaura et al. | Efficient chemical vapour deposition and arc discharge system for production of carbon nano-tubes on a gram scale | |
Saravanan et al. | Techno-economics of carbon nanotubes produced by open air arc discharge method | |
Dubey et al. | High-Quality Thin-Multiwalled Carbon Nanotubes Synthesized by Fe-Mo/MgO Catalyst Based on a Sol–Gel Technique: Synthesis, Characterization, and Field Emission | |
Liu et al. | Effects of argon flow rate and reaction temperature on synthesizing single-walled carbon nanotubes from ethanol | |
Aghaei et al. | Single-walled carbon nanotubes: synthesis and quantitative purification evaluation by acid/base treatment for high carbon impurity elimination | |
Bertoni et al. | Growth of multi-wall and single-wall carbon nanotubes with in situ high vacuum catalyst deposition | |
Prasek et al. | Chemical vapor depositions for carbon nanotubes synthesis | |
JP2007015914A (ja) | カーボンナノチューブの製造方法 | |
Dimitrov et al. | Production, purification, characterization, and application of CNTs | |
Morjan et al. | Carbon nanotubes grown by catalytic CO2 laser-induced chemical vapor deposition on core-shell Fe/C composite nanoparticles | |
WO2004099072A1 (ja) | 単層カーボンナノチューブの製造方法及び装置 | |
JP5313162B2 (ja) | 短絡電流によって炭素材料を得るための反応装置および方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070802 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100701 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100825 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101005 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101116 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101224 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110201 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110214 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4696598 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |