JP2006511437A - 担持触媒を用いた単一層カーボンナノチューブの製造方法 - Google Patents
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- Y10S977/842—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure for carbon nanotubes or fullerenes
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Abstract
Description
102 担持触媒
103 触媒/輸送気体加熱区画
105 輸送反応器
107 組成物
111 炭素含有供給原料
112 供給原料加熱区画
201 輸送気体
202 担持触媒
203 触媒/輸送気体加熱区画
204 流動層
205 流動層反応器
207 反応器出口
211 炭素含有供給原料
212 供給原料加熱区画
213 パージ気体
214 反応器の底部口
301 輸送気体
302 担持触媒
303 触媒/輸送気体加熱区画
304 移動層
305 移動層反応器
307 反応器出口
311 炭素含有供給原料
312 供給原料加熱区画
314 反応器の底部口
321 空気流
322 燃料源
323 デコーキング装置
324 放出物
325 分離装置
326 接続口
327 燃焼製品
402 槽
403 混合領域
404 移動層
405 移動層反応器
411 炭素含有供給原料
412 供給原料加熱区画
414 接続部
417 分離装置
421 接続部
422 燃料源
423 デコーキング装置
424 放出物
425 分離装置
426 接続部
427 燃焼製品
Claims (311)
- 単一層カーボンナノチューブの製造方法であって、
(a)酸化マグネシウム(MgO)粒子上に鉄(Fe)及びモリブデン(Mo)を含む触媒性金属の担持触媒であって、触媒が、鉄、モリブデン及び酸化マグネシウムの前駆体を燃焼させることにより調製され、形成された担持触媒を提供すること、及び
(b)単一層カーボンナノチューブを含む炭素製品を製造するための十分な温度かつ十分な接触時間で、前記触媒と炭素含有供給原料を含む気体流とを接触させることを含む方法。 - 鉄とモリブデンが、約10:1から約2:1の重量比の範囲で存在する請求項1に記載の方法。
- 鉄とモリブデンが、約20:1から約3:1のモル比の範囲で存在する請求項1に記載の方法。
- 触媒性金属が、酸化マグネシウム粒子の重量を基準にして約0.5重量%からせいぜい約10重量%で酸化マグネシウム粒子上に存在する請求項1に記載の方法。
- 鉄前駆体が、硝酸鉄(III)、亜硫酸鉄、硫酸鉄、炭酸鉄、酢酸鉄、クエン酸鉄、グルコン酸鉄、ヘキサシアノフェライト酸鉄、シュウ酸鉄、硫酸トリス(エチレンジアミン)鉄及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項1に記載の方法。
- 鉄前駆体が硝酸鉄(III)を含む請求項1に記載の方法。
- モリブデン前駆体がヘプタモリブデン酸アンモニウムを含む請求項1に記載の方法。
- 酸化マグネシウム前駆体が硝酸マグネシウムを含む請求項1に記載の方法。
- 燃焼が発泡剤を含む請求項1に記載の方法。
- 燃焼が、クエン酸、尿素、グリシン、ヒドラジン、蔗糖、カルボヒドラジド、オキサリルジヒドラジド、糖、アルコール及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を含む請求項1に記載の方法。
- 燃焼がクエン酸を含む請求項1に記載の方法。
- 燃焼が、前駆体を約150℃から1200℃の範囲の温度にさらすことにより行われる請求項1に記載の方法。
- 燃焼が、前駆体を約200℃から700℃の範囲の温度にさらすことにより行われる請求項1に記載の方法。
- 燃焼が、前駆体を約250℃から650℃の範囲の温度にさらすことにより行われる請求項1に記載の方法。
- 前駆体を噴霧して燃焼前にエアロゾルを形成する請求項1に記載の方法。
- 燃焼が、前駆体を加熱表面に接触させることを含む請求項1に記載の方法。
- 触媒が硫黄含有化合物にさらされる請求項1に記載の方法。
- 硫黄含有化合物が、チオフェン、硫化水素、メルカプタン及びそれらの組み合わせから選ばれる請求項17に記載の方法。
- 硫黄含有化合物がチオフェンを含む請求項17に記載の方法。
- 触媒が、約100ミクロンより小さい断面寸法を有する請求項1に記載の方法。
- 触媒が、約30ミクロンより小さい断面寸法を有する請求項1に記載の方法。
- 触媒が、約0.3g/cm3より小さいかさ密度を有する請求項1に記載の方法。
- 触媒が、約0.1g/cm3より小さいかさ密度を有する請求項1に記載の方法。
- 接触ステップ前に金属を還元することをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 還元が還元性気体で行われる請求項24に記載の方法。
- 還元性気体が水素を含む請求項25に記載の方法。
- 金属が接触ステップ中に還元される請求項1に記載の方法。
- 温度が約500℃から約1500℃の範囲である請求項1に記載の方法。
- 温度が約650℃から約950℃の範囲である請求項1に記載の方法。
- 温度が約800℃から約950℃の範囲である請求項1に記載の方法。
- 炭素含有供給原料が、メタン、炭化水素、一酸化炭素及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた化合物を含む請求項1に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流がメタンを含む請求項1に記載の方法。
- 水素と炭素含有供給原料を含む気体流を混合することをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流が水素を併せて含む請求項1に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流が、メタン及び水素の混合物を含む請求項1に記載の方法。
- 接触時間が、約0.1秒から約60分の範囲である請求項1に記載の方法。
- 接触時間が、約0.1秒から約30分の範囲である請求項1に記載の方法。
- 接触時間が、約10秒から約10分の範囲である請求項1に記載の方法。
- 単一層カーボンナノチューブが、接触ステップで接触時間により制御された直径を有する請求項1に記載の方法。
- 単一層カーボンナノチューブが、接触ステップで接触時間により制御された長さを有する請求項1に記載の方法。
- 接触が、約0.1気圧と200気圧の間の圧力で行われる請求項1に記載の方法。
- 酸を用いて炭素製品から触媒を除去することをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 酸が、クエン酸、酢酸、硝酸、硫酸、塩酸、フッ化水素酸及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項42に記載の方法。
- 酸が塩酸を含む請求項42に記載の方法。
- 炭素製品中の少なくとも約50重量%の炭素が、単一層カーボンナノチューブである請求項1に記載の方法。
- 製品中の少なくとも約80重量%の炭素が、単一層カーボンナノチューブである請求項1に記載の方法。
- 製品中の少なくとも約90重量%の炭素が、単一層カーボンナノチューブである請求項1に記載の方法。
- 製品中の少なくとも約95重量%の炭素が、単一層カーボンナノチューブである請求項1に記載の方法。
- 触媒が、炭素含有供給原料を含む気体流に伴なわれた状態で輸送反応器を通って流動する請求項1に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む少なくとも1種のその他の気体流が、複数の導入口で反応器に導入される請求項49に記載の方法。
- 少なくとも1種のその他の気体流が水素を含む請求項50に記載の方法。
- 反応器が、複数の領域を含み、それぞれの領域が異なる一連の反応条件を維持できる請求項49に記載の方法。
- 反応器が、湿式スクラバー、サイクロン、静電集塵器、ろ過装置及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた固気分離装置をさらに含む請求項49に記載の方法。
- 分散助剤が輸送反応器内で用いられる請求項49に記載の方法。
- 分散助剤が、金属酸化物粒子、砂、石英ビーズ、セラミック粒子、耐熱材及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた材料である請求項54に記載の方法。
- 触媒が、流動層反応器内で炭素含有供給原料を含む気体流により流動化される請求項1に記載の方法。
- 流動層反応器が複数の領域を含み、それぞれの領域が異なる一連の反応条件を維持できる請求項56に記載の方法。
- 流動助剤が、流動層反応器内で流動化される請求項56に記載の方法。
- 触媒及び炭素製品が、示差懸濁分離法により流動助剤から分離される請求項58に記載の方法。
- 流動助剤が触媒と熱交換する請求項58に記載の方法。
- 流動助剤が反応器壁スクラバーとして作用する請求項58に記載の方法。
- 流動助剤が、金属酸化物粒子、砂、石英ビーズ、セラミック粒子、耐熱材及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた材料である請求項58に記載の方法。
- 接触が移動層反応器内で起こり、反応器が触媒及び本質的に不活性な粒子を含む移動層を含む請求項1に記載の方法。
- 移動層反応器が複数の領域を含み、それぞれの領域が異なる一連の反応条件を維持できる請求項63に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流が、複数の導入口で反応器に導かれる請求項63に記載の方法。
- 本質的に不活性な粒子が、金属酸化物粒子、砂、石英ビーズ、セラミック粒子、耐熱材及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた材料を含む請求項63に記載の方法。
- 本質的に不活性な粒子が、反応器から除去され、反応器に循環かつ再導入される請求項63に記載の方法。
- 本質的に不活性な粒子が、反応器を流出した後に再生される請求項63に記載の方法。
- 本質的に不活性な粒子が、反応器を流出した後に加熱されて、本質的に不活性な加熱された粒子を生成する請求項63に記載の方法。
- 本質的に不活性な加熱された粒子が、反応器に導入され、かつ触媒と熱交換する請求項68に記載の方法。
- 触媒及び炭素製品を本質的に不活性な粒子から分離することをさらに含む請求項63に記載の方法。
- 分離が示差懸濁分離法により行われる請求項71に記載の方法。
- 分離が、サイクロン、分級器、固気分離装置、切離し装置、湿式スクラバー、サイクロン、静電集塵装置、ろ過装置及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた要素を含む請求項71に記載の方法。
- 移動層反応器が向流移動層反応器であり、この向流移動層反応器が、触媒及び炭素含有供給原料を含む気体流の流れに対して向流方向に移動する本質的に不活性な粒子を含む移動層を有する請求項63に記載の方法。
- 移動層反応器が並流移動層反応器であり、本質的に不活性な粒子及び触媒が同一方向に流動する請求項63に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流、本質的に不活性な粒子及び触媒が同一方向に流動する請求項75に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流が、本質的に不活性な粒子及び触媒の移動に対して反対方向に流動する請求項75に記載の方法。
- 単一層カーボンナノチューブの製造方法であって、
(a)第VIB族及び第VIIIB族からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属を含む触媒性金属、及びアルミナ、マグネシア、シリカ、ジルコニア及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた担体とからなる触媒を提供すること、
(b)触媒を硫化すること、及び
(c)単一層カーボンナノチューブを含む炭素製品を製造するための十分な温度かつ十分な接触時間で、前記触媒と炭素含有供給原料を含む気体流を接触させることを含む方法。 - 触媒性金属がコバルト及びモリブデンを含む請求項78に記載の方法。
- 担体がマグネシアである請求項78に記載の方法。
- 触媒が、触媒性金属及び担体の前駆体を燃焼させることにより調製される請求項78に記載の方法。
- 前駆体が、クエン酸、尿素、グリシン、ヒドラジン、蔗糖、カルボヒドラジド、オキサリルジヒドラジド、糖、アルコール及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた発泡剤と組み合わされる請求項81に記載の方法。
- 発泡剤がクエン酸を含む請求項82に記載の方法。
- 燃焼が、前駆体を約150℃から約1200℃の範囲の温度にさらすことにより行われる請求項81に記載の方法。
- 燃焼が、前駆体を約200℃から約700℃の範囲の温度にさらすことにより行われる請求項81に記載の方法。
- 燃焼が、前駆体を約250℃から約650℃の範囲の温度にさらすことにより行われる請求項81に記載の方法。
- 前駆体を噴霧して燃焼前にエアロゾルを形成する請求項81に記載の方法。
- 燃焼が、前駆体を加熱された表面に接触させることを含む請求項81に記載の方法。
- 硫化が、触媒を、チオフェン、硫化水素、メルカプタン及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた硫黄含有化合物にさらすことにより行われる請求項78に記載の方法。
- 硫化が接触ステップの前に行われる請求項78に記載の方法。
- 硫化が接触ステップで行われる請求項78に記載の方法。
- 触媒が、約100ミクロンより小さい断面寸法を有する請求項78に記載の方法。
- 触媒が、約30ミクロンより小さい断面寸法を有する請求項78に記載の方法。
- 触媒が、約0.3g/cm3より小さいかさ密度を有する請求項78に記載の方法。
- 触媒が、約0.1g/cm3より小さいかさ密度を有する請求項78に記載の方法。
- 接触ステップの前に金属を還元することを更に含む請求項78に記載の方法。
- 還元が還元性気体で行われる請求項96に記載の方法。
- 還元性気体が水素を含む請求項97に記載の方法。
- 金属が接触ステップ中に還元される請求項78に記載の方法。
- 温度が約500℃から約1500℃の範囲である請求項78に記載の方法。
- 温度が約650℃から約950℃の範囲である請求項78に記載の方法。
- 温度が約800℃から約950℃の範囲である請求項78に記載の方法。
- 炭素含有供給原料が、メタン、炭化水素、一酸化炭素及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた化合物を含む請求項78に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流がメタンを含む請求項78に記載の方法。
- 水素と炭素含有供給原料を含む気体流を混合することを更に含む請求項78に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流が水素を併せて含む請求項78に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流が、メタンと水素の混合物を含む請求項78に記載の方法。
- 接触時間が、約0.1秒から約60分の範囲である請求項78に記載の方法。
- 接触時間が、約0.1秒から約30分の範囲である請求項78に記載の方法。
- 接触時間が、約10秒から約10分の範囲である請求項78に記載の方法。
- 単一層カーボンナノチューブが、接触ステップで接触時間により制御された直径を有する請求項78に記載の方法。
- 単一層カーボンナノチューブが、接触ステップで接触時間により制御された長さを有する請求項78に記載の方法。
- 接触が、約0.1気圧と200気圧の間の圧力で行われる請求項78に記載の方法。
- 酸を用いて炭素製品から触媒を除去することを更に含む請求項78に記載の方法。
- 酸が、クエン酸、酢酸、硝酸、硫酸、塩酸、フッ化水素酸及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項114に記載の方法。
- 酸が塩酸を含む請求項114に記載の方法。
- 炭素製品中の少なくとも約50重量%の炭素が、単一層カーボンナノチューブである請求項78に記載の方法。
- 製品中の少なくとも約80重量%の炭素が、単一層カーボンナノチューブである請求項78に記載の方法。
- 製品中の少なくとも約90重量%の炭素が、単一層カーボンナノチューブである請求項78に記載の方法。
- 製品中の少なくとも約95重量%の炭素が、単一層カーボンナノチューブである請求項78に記載の方法。
- 触媒が、炭素含有供給原料を含む気体流に伴なわれた状態で輸送反応器を通って流動する請求項78に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む少なくとも1種のその他の気体流が、複数の導入口で反応器に導入される請求項121に記載の方法。
- 少なくとも1種のその他の気体流が水素を含む請求項122に記載の方法。
- 反応器が、複数の領域を含み、それぞれの領域が異なる一連の反応条件を維持できる請求項121に記載の方法。
- 反応器が、湿式スクラバー、サイクロン、静電集塵器、ろ過装置及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた固気分離装置をさらに含む請求項121に記載の方法。
- 分散助剤が輸送反応器内で用いられる請求項121に記載の方法。
- 分散助剤が、金属酸化物粒子、砂、石英ビーズ、セラミック粒子、耐熱材及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた材料である請求項126に記載の方法。
- 触媒が、流動層反応器内で炭素含有供給原料を含む気体流により流動化される請求項78に記載の方法。
- 流動層反応器が複数の領域を含み、それぞれの領域が異なる一連の反応条件を維持できる請求項128に記載の方法。
- 流動助剤が、流動層反応器内で流動化される請求項128に記載の方法。
- 触媒及び炭素製品が、示差懸濁分離法により流動助剤から分離される請求項130に記載の方法。
- 流動助剤が触媒と熱交換する請求項130に記載の方法。
- 流動助剤が反応器壁スクラバーとして作用する請求項130に記載の方法。
- 流動助剤が、金属酸化物粒子、砂、石英ビーズ、セラミック粒子、耐熱材及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた材料である請求項130に記載の方法。
- 接触が移動層反応器内で起こり、反応器が触媒及び本質的に不活性な粒子を含む移動層を含む請求項78に記載の方法。
- 移動層反応器が複数の領域を含み、それぞれの領域が異なる一連の反応条件を維持できる請求項135に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流が、複数の導入口で反応器に導入される請求項135に記載の方法。
- 本質的に不活性な粒子が、金属酸化物粒子、砂、石英ビーズ、セラミック粒子、耐熱材及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた材料を含む請求項135に記載の方法。
- 本質的に不活性な粒子が、反応器から除去され、反応器に循環かつ再導入される請求項135に記載の方法。
- 本質的に不活性な粒子が、反応器を流出した後に再生される請求項135に記載の方法。
- 本質的に不活性な粒子が、反応器を流出した後に加熱されて、本質的に不活性な加熱された粒子を生成する請求項135に記載の方法。
- 本質的に不活性な加熱された粒子が、反応器に導入され、かつ触媒と熱交換する請求項135に記載の方法。
- 触媒及び炭素製品を本質的に不活性な粒子から分離することを更に含む請求項135に記載の方法。
- 分離が示差懸濁分離法により行われる請求項143に記載の方法。
- 分離が、サイクロン、分級器、固気分離装置、切離し装置、湿式スクラバー、サイクロン、静電集塵装置、ろ過装置及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた要素を含む請求項143に記載の方法。
- 移動層反応器が向流移動層反応器であり、この向流移動層反応器が、触媒及び炭素含有供給原料を含む気体流の流れに対して向流方向に移動する本質的に不活性な粒子を含む移動層を含む請求項135に記載の方法。
- 移動層反応器が並流移動層反応器であり、本質的に不活性な粒子及び触媒が同一方向に流動する請求項135に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流、本質的に不活性な粒子及び触媒が同一方向に流動する請求項147に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流が、本質的に不活性な粒子及び触媒の移動に対して反対方向に流動する請求項148に記載の方法。
- 単一層カーボンナノチューブの製造方法であって、
(a)酸化マグネシウム上にコバルト及びモリブデンを含む触媒性金属からなる触媒を提供すること、
(b)触媒を硫化すること、及び
(c)単一層カーボンナノチューブを含む炭素製品を製造するための十分な温度かつ十分な接触時間で、前記触媒と炭素含有供給原料を含む気体流を接触させることを含む方法。 - 触媒が、触媒性金属及び酸化マグネシウム粒子の前駆体を燃焼させることにより調製される請求項150に記載の方法。
- 前駆体が、クエン酸、尿素、グリシン、ヒドラジン、蔗糖、カルボヒドラジド、オキサリルジヒドラジド、糖、アルコール及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた発泡剤と組み合わされる請求項151に記載の方法。
- 発泡剤がクエン酸を含む請求項152に記載の方法。
- 燃焼が、前駆体を約150℃から1200℃の範囲の温度にさらすことにより行われる請求項151に記載の方法。
- 燃焼が、前駆体を約200℃から700℃の範囲の温度にさらすことにより行われる請求項151に記載の方法。
- 燃焼が、前駆体を約250℃から650℃の範囲の温度にさらすことにより行われる請求項151に記載の方法。
- 前駆体を噴霧して燃焼前にエアロゾルを形成する請求項151に記載の方法。
- 燃焼が、前駆体を加熱された表面に接触させることを含む請求項151に記載の方法。
- 硫化が、触媒を、チオフェン、硫化水素、メルカプタン及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた硫黄含有化合物にさらすことにより行われる請求項150に記載の方法。
- 硫化が接触ステップの前に行われる請求項150に記載の方法。
- 硫化が接触ステップで行われる請求項150に記載の方法。
- 触媒が、約100ミクロンより小さい断面寸法を有する請求項150に記載の方法。
- 触媒が、約30ミクロンより小さい断面寸法を有する請求項150に記載の方法。
- 触媒が、約0.3g/cm3より小さいかさ密度を有する請求項150に記載の方法。
- 触媒が、約0.1g/cm3より小さいかさ密度を有する請求項150に記載の方法。
- 接触ステップの前に金属を還元することを更に含む請求項150に記載の方法。
- 還元が還元性気体で行われる請求項166に記載の方法。
- 還元性気体が水素を含む請求項167に記載の方法。
- 金属が接触ステップ中に還元される請求項150に記載の方法。
- 温度が約500℃から約1500℃の範囲である請求項150に記載の方法。
- 温度が約650℃から約950℃の範囲である請求項150に記載の方法。
- 温度が約800℃から約950℃の範囲である請求項150に記載の方法。
- 炭素含有供給原料が、メタン、炭化水素、一酸化炭素及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた化合物を含む請求項150に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流がメタンを含む請求項150に記載の方法。
- 水素と炭素含有供給原料を含む気体流を混合することを更に含む請求項150に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流が水素を併せて含む請求項150に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流が、メタンと水素の混合物を含む請求項150に記載の方法。
- 接触時間が、約0.1秒から約60分の範囲である請求項150に記載の方法。
- 接触時間が、約0.1秒から約30分の範囲である請求項150に記載の方法。
- 接触時間が、約10秒から約10分の範囲である請求項150に記載の方法。
- 単一層カーボンナノチューブが、接触ステップで接触時間により制御された直径を有する請求項150に記載の方法。
- 単一層カーボンナノチューブが、接触ステップで接触時間により制御された長さを有する請求項150に記載の方法。
- 接触が、約0.1気圧と約200気圧の間の圧力で行われる請求項150に記載の方法。
- 酸を用いて炭素製品から触媒を除去することを更に含む請求項150に記載の方法。
- 酸が、クエン酸、酢酸、硝酸、硫酸、塩酸、フッ化水素酸及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項184に記載の方法。
- 酸が塩酸を含む請求項184に記載の方法。
- 炭素製品中の少なくとも約50重量%の炭素が、単一層カーボンナノチューブである請求項150に記載の方法。
- 製品中の少なくとも約80重量%の炭素が、単一層カーボンナノチューブである請求項150に記載の方法。
- 製品中の少なくとも約90重量%の炭素が、単一層カーボンナノチューブである請求項150に記載の方法。
- 製品中の少なくとも約95重量%の炭素が、単一層カーボンナノチューブである請求項150に記載の方法。
- 触媒が、炭素含有供給原料を含む気体流に伴なわれた状態で輸送反応器を通って流動する請求項150に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む少なくとも1種のその他の気体流が、複数の導入口で反応器に導入される請求項191に記載の方法。
- 少なくとも1種のその他の気体流が水素を含む請求項192に記載の方法。
- 反応器が、複数の領域を含み、それぞれの領域が異なる一連の反応条件を維持できる請求項191に記載の方法。
- 反応器が、湿式スクラバー、サイクロン、静電集塵器、ろ過装置及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた固気分離装置をさらに含む請求項191に記載の方法。
- 分散助剤が輸送反応器内で用いられる請求項191に記載の方法。
- 分散助剤が、金属酸化物粒子、砂、石英ビーズ、セラミック粒子、耐熱材及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた材料である請求項196に記載の方法。
- 触媒が、流動層反応器内で炭素含有供給原料を含む気体流により流動化される請求項150に記載の方法。
- 流動層反応器が複数の領域を含み、それぞれの領域が異なる一連の反応条件を維持できる請求項198に記載の方法。
- 流動助剤が、流動層反応器内で流動化される請求項198に記載の方法。
- 触媒及び炭素製品が、示差懸濁分離法により流動助剤から分離される請求項200に記載の方法。
- 流動助剤が触媒と熱交換する請求項200に記載の方法。
- 流動助剤が反応器壁スクラバーとして作用する請求項200に記載の方法。
- 流動助剤が、金属酸化物粒子、砂、石英ビーズ、セラミック粒子、耐熱材及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた材料である請求項200に記載の方法。
- 接触が移動層反応器内で起こり、反応器が触媒及び本質的に不活性な粒子を含む移動層を含む請求項150に記載の方法。
- 移動層反応器が複数の領域を含み、それぞれの領域が異なる一連の反応条件を維持できる請求項205に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流が、複数の導入口で反応器に導入される請求項205に記載の方法。
- 本質的に不活性な粒子が、金属酸化物粒子、砂、石英ビーズ、セラミック粒子、耐熱材及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた材料を含む請求項205に記載の方法。
- 本質的に不活性な粒子が、反応器から除去され、反応器に循環かつ再導入される請求項205に記載の方法。
- 本質的に不活性な粒子が、反応器を流出した後に再生される請求項205に記載の方法。
- 本質的に不活性な粒子が、反応器を流出した後に加熱されて、本質的に不活性な加熱された粒子を生成する請求項205に記載の方法。
- 本質的に不活性な加熱された粒子が、反応器に導入され、かつ触媒と熱交換する請求項205に記載の方法。
- 触媒及び炭素製品を本質的に不活性な粒子から分離することを更に含む請求項205に記載の方法。
- 分離が示差懸濁分離法により行われる請求項213に記載の方法。
- 分離が、サイクロン、分級器、固気分離装置、切離し装置、湿式スクラバー、サイクロン、静電集塵装置、ろ過装置及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた要素を含む請求項213に記載の方法。
- 移動層反応器が向流移動層反応器であり、この向流移動層反応器が、触媒及び炭素含有供給原料を含む気体流の流れに対して向流方向に移動する本質的に不活性な粒子を含む移動層を含む請求項205に記載の方法。
- 移動層反応器が並流移動層反応器であり、本質的に不活性な粒子及び触媒が同一方向に流動する請求項205に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流、本質的に不活性な粒子及び触媒が同一方向に流動する請求項217に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流が、本質的に不活性な粒子及び触媒の移動に対して反対方向に流動する請求項217に記載の方法。
- 単一層カーボンナノチューブの製造方法であって、
(a)第VIB族及び第VIIIB族からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属を含む担持触媒を提供すること、
(b)担持触媒、キャリヤー気体及び炭素含有供給原料気体を反応器に供給し、その際に担持触媒、キャリヤー気体及び炭素含有供給原料気体が、概して実質的に同一方向に反応器を通って流動すること、及び
(c)単一層カーボンナノチューブを製造するための十分な温度かつ十分な接触時間で、前記触媒と炭素含有供給原料を反応器内で接触させることを含む方法。 - 単一層カーボンナノチューブの製造方法であって、
(a)第VIB族及び第VIIIB族からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属を含む担持触媒を提供すること、
(b)担持触媒、キャリヤー気体、炭素含有供給原料気体及び流動助剤粒子を流動層反応器に供給すること、
(c)単一層カーボンナノチューブを製造するための十分な温度かつ十分な接触時間で、前記触媒と炭素含有供給原料を反応器内で接触させること、
(d)反応器から単一層カーボンナノチューブを含む上部製品流を回収すること、及び
(e)反応器から流動助剤粒子を含む下部製品流を分離回収することを含む方法。 - ステップ(e)から、流動助剤粒子が反応器に再循環される請求項221に記載の方法。
- 流動助剤粒子が、反応器に再循環される前に加熱される請求項222に記載の方法。
- 単一層カーボンナノチューブの製造方法であって、
(a)第VIB族及び第VIIIB族からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属を含む担持触媒を提供すること、
(b)担持触媒、キャリヤー気体、炭素含有供給原料気体及び流動助剤粒子を反応器に連続的に供給し、その際に流動助剤粒子が、反応器内で概してキャリヤー気体及び炭素含有供給原料気体に対して向流に流動すること、
(c)単一層カーボンナノチューブを製造するための十分な温度かつ十分な接触時間で、前記触媒と炭素含有供給原料を反応器内で接触させること、
(d)反応器から単一層カーボンナノチューブを含む上部製品流を回収すること、及び
(e)反応器から流動助剤粒子を含む下部製品流を分離回収することを含む方法。 - ステップ(e)から、流動助剤粒子が反応器に再循環される請求項224に記載の方法。
- 流動助剤粒子が、反応器に再循環される前に加熱される請求項225に記載の方法。
- 単一層カーボンナノチューブの製造方法であって、
(a)第VIB族及び第VIIIB族からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属を含む担持触媒を提供すること、
(b)担持触媒、キャリヤー気体、炭素含有供給原料気体及び流動助剤粒子を反応器に連続的に供給し、その際に流動助剤粒子が、反応器内で概してキャリヤー気体及び炭素含有供給原料気体と実質的に同一方向に流動すること、
(c)単一層カーボンナノチューブを製造するための十分な温度かつ十分な接触時間で、前記触媒と炭素含有供給原料を反応器内で接触させること、
(d)反応器から単一層カーボンナノチューブ及び流動助剤粒子を含む製品流を回収すること、及び
(e)流動助剤粒子から単一層カーボンナノチューブを分離することを含む方法。 - ステップ(e)から、流動助剤粒子が反応器に再循環される請求項227に記載の方法。
- 流動助剤粒子が、反応器に再循環される前に加熱される請求項228に記載の方法。
- カーボンナノチューブの製造方法であって、
(a)耐熱性粒子と、第VIIIB族、第VIB族及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた少なくとも1種の触媒性金属とを含む担持触媒を提供すること、及び
(b)カーボンナノチューブを含む炭素製品を製造するための十分な温度かつ十分な接触時間で、前記触媒と炭素含有供給原料を含む気体流を接触させることを含む方法。 - カーボンナノチューブが、多層カーボンナノチューブ、単一層カーボンナノチューブ及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項230に記載の方法。
- 触媒性金属が、第VIIIB族及び第VIB族の両者から選ばれた金属を含み、かつ第VIIIB族金属及び第VIB族金属が約10:1から約2:1の範囲の重量比である請求項230に記載の方法。
- 触媒性金属が、第VIIIB族及び第VIB族の両者から選ばれた金属を含み、かつ第VIIIB族金属及び第VIB族金属が約10:1から約3:1の範囲のモル比である請求項230に記載の方法。
- 触媒性金属が、耐熱性粒子の重量の約0.5から約10重量%の範囲の含有量で耐熱性粒子上に存在する請求項230に記載の方法。
- 触媒が、第VIIIB族金属前駆体、第VIB族金属前駆体及び耐熱性粒子前駆体の組み合わせを燃焼させることにより調製される請求項230に記載の方法。
- 第VIIIB族金属前駆体が、第VIIIB族含有化合物から選ばれ、この化合物が硝酸塩、亜硫酸塩、硫酸塩、炭酸塩、酢酸塩、クエン酸塩、グルコン酸塩、ヘキサシアノフェライト酸塩、シュウ酸塩、硫酸トリス(エチレンジアミン)塩及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項235に記載の方法。
- 第VIB族金属前駆体が第VI族含有化合物であり、この化合物がアンモニウム化合物である請求項235に記載の方法。
- 耐熱性粒子前駆体が硝酸化合物である請求項235に記載の方法。
- 燃焼が発泡剤を含む請求項235に記載の方法。
- 発泡剤が、クエン酸、尿素、グリシン、ヒドラジン、蔗糖、カルボヒドラジド、オキサリルジヒドラジド、糖、アルコール及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項239に記載の方法。
- 発泡剤がクエン酸を含む請求項239に記載の方法。
- 燃焼が、前駆体を約150℃から1200℃の範囲の温度にさらすことにより行われる請求項235に記載の方法。
- 燃焼が、前駆体を約200℃から700℃の範囲の温度にさらすことにより行われる請求項235に記載の方法。
- 燃焼が、前駆体を約250℃から650℃の範囲の温度にさらすことにより行われる請求項235に記載の方法。
- 前駆体を噴霧して燃焼前にエアロゾルを形成する請求項235に記載の方法。
- 燃焼が、前駆体を加熱表面に接触させることを含む請求項235に記載の方法。
- 触媒を硫化させることを更に含み、その際に触媒が硫黄含有化合物にさらされる請求項230に記載の方法。
- 硫黄含有化合物が、チオフェン、硫化水素、メルカプタン及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項247に記載の方法。
- 硫黄含有化合物がチオフェンを含む請求項247に記載の方法。
- 硫化が接触ステップの前に行われる請求項247に記載の方法。
- 硫化が接触ステップで行われる請求項247に記載の方法。
- 触媒が、約100ミクロンより小さい断面寸法を有する請求項230に記載の方法。
- 触媒が、約30ミクロンより小さい断面寸法を有する請求項230に記載の方法。
- 触媒が、約0.3g/cm3より小さいかさ密度を有する請求項230に記載の方法。
- 触媒が、約0.1g/cm3より小さいかさ密度を有する請求項230に記載の方法。
- 接触ステップ前に金属を還元することをさらに含む請求項230に記載の方法。
- 還元が還元性気体で行われる請求項256に記載の方法。
- 還元性気体が水素を含む請求項257に記載の方法。
- 金属が接触ステップ中に還元される請求項230に記載の方法。
- 温度が約500℃から約1500℃の範囲である請求項230に記載の方法。
- 温度が約650℃から約950℃の範囲である請求項230に記載の方法。
- 温度が約800℃から約950℃の範囲である請求項230に記載の方法。
- 炭素含有供給原料が、メタン、炭化水素、一酸化炭素及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた化合物を含む請求項230に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流がメタンを含む請求項230に記載の方法。
- 水素を、炭素含有供給原料を含む気体流と混合することを更に含む請求項230に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流が水素を併せて含む請求項230に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流が、メタンと水素の混合物を含む請求項230に記載の方法。
- 酸化性気体を、炭素含有供給原料を含む気体流と混合することを更に含む請求項230に記載の方法。
- 酸化性気体が、酸素、水蒸気、二酸化炭素及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項268に記載の方法。
- 接触時間が、約0.1秒から約60分の範囲である請求項230に記載の方法。
- 接触時間が、約0.1秒から約30分の範囲である請求項230に記載の方法。
- 接触時間が、約10秒から約10分の範囲である請求項230に記載の方法。
- 単一層カーボンナノチューブが、接触ステップで接触時間により制御された直径を有する請求項230に記載の方法。
- 単一層カーボンナノチューブが、接触ステップで接触時間により制御された長さを有する請求項230に記載の方法。
- 接触が、約0.1気圧と約200気圧の間の圧力で行われる請求項230に記載の方法。
- 酸を用いて炭素製品から触媒を除去することを更に含む請求項230に記載の方法。
- 酸が、クエン酸、酢酸、硝酸、硫酸、塩酸、フッ化水素酸及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項276に記載の方法。
- 酸が塩酸を含む請求項276に記載の方法。
- 炭素製品中の少なくとも約50重量%の炭素が、単一層カーボンナノチューブである請求項150に記載の方法。
- 製品中の少なくとも約80重量%の炭素が、単一層カーボンナノチューブである請求項230に記載の方法。
- 製品中の少なくとも約90重量%の炭素が、単一層カーボンナノチューブである請求項230に記載の方法。
- 製品中の少なくとも約95重量%の炭素が、単一層カーボンナノチューブである請求項230に記載の方法。
- 触媒が、炭素含有供給原料を含む気体流に同伴された状態で輸送反応器を通って流動する請求項230に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む少なくとも1種のその他の気体流が、複数の導入口で反応器に導入される請求項283に記載の方法。
- 少なくとも1種のその他の気体流が水素を含む請求項284に記載の方法。
- 反応器が、複数の領域を含み、それぞれの領域が異なる一連の反応条件を維持できる請求項283に記載の方法。
- 反応器が、湿式スクラバー、サイクロン、静電集塵器、ろ過装置及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた固気分離装置をさらに含む請求項283に記載の方法。
- 分散助剤が輸送反応器内で用いられる請求項283に記載の方法。
- 分散助剤が、金属酸化物粒子、砂、石英ビーズ、セラミック粒子、耐熱材及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた材料である請求項288に記載の方法。
- 触媒が、流動層反応器内で炭素含有供給原料を含む気体流により流動化される請求項230に記載の方法。
- 流動層反応器が複数の領域を含み、それぞれの領域が異なる一連の反応条件を維持できる請求項290に記載の方法。
- 流動助剤が、流動層反応器内で流動化される請求項290に記載の方法。
- 触媒及び炭素製品が、示差懸濁分離法により流動助剤から分離される請求項292に記載の方法。
- 流動助剤が触媒と熱交換する請求項292に記載の方法。
- 流動助剤が反応器壁スクラバーとして作用する請求項292に記載の方法。
- 流動助剤が、金属酸化物粒子、砂、石英ビーズ、セラミック粒子、耐熱材及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた材料である請求項292に記載の方法。
- 接触が移動層反応器内で起こり、反応器が触媒及び本質的に不活性な粒子を含む移動層を含む請求項230に記載の方法。
- 移動層反応器が複数の領域を含み、それぞれの領域が異なる一連の反応条件を維持できる請求項297に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流が、複数の導入口で反応器に導入される請求項297に記載の方法。
- 本質的に不活性な粒子が、金属酸化物粒子、砂、石英ビーズ、セラミック粒子、耐熱材及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた材料を含む請求項297に記載の方法。
- 本質的に不活性な粒子が、反応器から除去され、反応器に循環かつ再導入される請求項297に記載の方法。
- 本質的に不活性な粒子が、反応器を流出した後に再生される請求項297に記載の方法。
- 本質的に不活性な粒子が、反応器を流出した後に加熱されて、本質的に不活性な加熱された粒子を生成する請求項297に記載の方法。
- 本質的に不活性な加熱された粒子が、反応器に導入され、かつ触媒と熱交換する請求項297に記載の方法。
- 触媒及び炭素製品を本質的に不活性な粒子から分離することを更に含む請求項297に記載の方法。
- 分離が示差懸濁分離法により行われる請求項305に記載の方法。
- 分離が、サイクロン、分級器、固気分離装置、切離し装置、湿式スクラバー、サイクロン、静電集塵装置、ろ過装置及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた要素を含む請求項305に記載の方法。
- 移動層反応器が向流移動層反応器であり、この向流移動層反応器が、触媒及び炭素含有供給原料を含む気体流の流れに対して向流方向に移動する本質的に不活性な粒子を含む移動層を含む請求項297に記載の方法。
- 移動層反応器が並流移動層反応器であり、本質的に不活性な粒子及び触媒が同一方向に流動する請求項297に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流、本質的に不活性な粒子及び触媒が同一方向に流動する請求項309に記載の方法。
- 炭素含有供給原料を含む気体流が、本質的に不活性な粒子及び触媒の移動に対して反対方向に流動する請求項309に記載の方法。
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