JP2008303117A - Apparatus and method for manufacturing carbon nanotube - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カーボンナノチューブ製造装置、及びそれを用いたカーボンナノチューブの製造方法に関し、特に、化学気相成長(ＣＶＤ：chemical vapor deposition)法を用いた基板上に垂直配向したカーボンナノチューブを製造する装置及びそのカーボンナノチューブの製造方法に関する。 The present invention relates to a carbon nanotube manufacturing apparatus and a carbon nanotube manufacturing method using the same, and more particularly, to an apparatus for manufacturing vertically aligned carbon nanotubes on a substrate using a chemical vapor deposition (CVD) method. And a method for producing the carbon nanotube.
カーボンナノチューブは、炭素原子がｓｐ２結合した六員環のネットワークを有する黒鉛シートが円筒状に閉じた構造を有する、直径数ｎｍ〜数十ｎｍのチューブ状の炭素素材である。 A carbon nanotube is a tube-like carbon material having a diameter of several nanometers to several tens of nanometers, in which a graphite sheet having a six-membered ring network in which carbon atoms are sp2 bonded is closed in a cylindrical shape.
このカーボンナノチューブは、非常に安定した化学構造を有し、カーボンナノチューブを構成する六方格子の螺旋度によって、良導体にも半導体にもなるなど、様々な特性を有することが確認されている。 This carbon nanotube has a very stable chemical structure, and it has been confirmed that it has various properties such as being a good conductor and a semiconductor depending on the helical degree of the hexagonal lattice constituting the carbon nanotube.
また、カーボンナノチューブは、電気的特性、熱伝導性及び機械的強度に優れており、これらの特徴を活かして、現在では、熱機器分野、電気、電子機器分野などへの応用研究が盛んに行われている。 In addition, carbon nanotubes have excellent electrical characteristics, thermal conductivity, and mechanical strength. Taking advantage of these characteristics, application research in the fields of thermal equipment, electricity, and electronic equipment has been actively conducted. It has been broken.
このカーボンナノチューブの合成方法のひとつとして、触媒を用いて炭素源となるガスを熱分解することによってカーボンナノチューブを製造する熱分解法(ＣＶＤ法)が用いられている。このＣＶＤ法では、カーボンナノチューブを大量に合成することが可能となる。 As one method for synthesizing carbon nanotubes, a thermal decomposition method (CVD method) is used in which carbon nanotubes are produced by thermally decomposing a carbon source gas using a catalyst. This CVD method makes it possible to synthesize carbon nanotubes in large quantities.
また、従来より、基板上に垂直配向したカーボンナノチューブの製造を行うために、管状炉に設置した反応管中に、触媒つきの基板を設置し、加熱した触媒へ炭素源となるガスを流しながら、カーボンナノチューブの合成を行う方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
しかしながら、この特許文献１の技術では、カーボンナノチューブの原料である炭素源(炭化水素系ガス、アルコール蒸気)の熱分解反応が、反応管中で完全には進行せず、カーボンナノチューブの成長触媒への炭素の供給速度が低下を招き、結果的に成長触媒が失活し、カーボンナノチューブの成長速度が低下するという問題があった。 However, in the technique of Patent Document 1, the thermal decomposition reaction of the carbon source (hydrocarbon gas, alcohol vapor) which is the raw material of the carbon nanotube does not proceed completely in the reaction tube, and becomes a carbon nanotube growth catalyst. As a result, the carbon supply rate was lowered, resulting in a problem that the growth catalyst was deactivated and the growth rate of the carbon nanotubes was lowered.
その結果、原料のほとんどが、そのまま排出されてしまい、原料の利用効率が低く、製造コストの増加に繋がるという問題があった。
この問題を解決するために、管状炉の設定温度を上げ、反応管内の温度を高くすることで炭素源となる熱分解を促進する方法が考えられる。しかし、炭素源の熱分解の促進のために、温度を上げすぎると、カーボンナノチューブの収率が低下してしまう。
As a result, most of the raw material is discharged as it is, and there is a problem that the utilization efficiency of the raw material is low and the production cost is increased.
In order to solve this problem, a method of promoting thermal decomposition that becomes a carbon source by raising the set temperature of the tubular furnace and increasing the temperature in the reaction tube can be considered. However, if the temperature is raised too much to promote the thermal decomposition of the carbon source, the yield of carbon nanotubes will be reduced.
本発明は、かかる問題を鑑みてなされたもので、炭素源となるガスを効率的に分解させることができるカーボンナノチューブ製造装置及び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。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide a carbon nanotube production apparatus and a carbon nanotube production method capable of efficiently decomposing a gas serving as a carbon source.
（１）上記課題を解決するためになされた請求項１の発明は、化学気相成長法を用いて垂直配向カーボンナノチューブを製造する装置において、炭素源となる原料ガスを供給する供給経路を有するとともに、該供給経路にカーボンナノチューブ成長触媒が配置される反応容器と、前記反応容器を加熱する加熱手段と、前記供給経路内に配置される前記炭素源を分解する炭素源分解触媒と、を備え、前記反応容器内のカーボンナノチューブ成長触媒によって、カーボンナノチューブを製造することを特徴とする。 (1) The invention of claim 1, which has been made to solve the above problems, has a supply path for supplying a raw material gas serving as a carbon source in an apparatus for producing vertically aligned carbon nanotubes using chemical vapor deposition. And a reaction vessel in which the carbon nanotube growth catalyst is disposed in the supply path, a heating means for heating the reaction container, and a carbon source decomposition catalyst for decomposing the carbon source disposed in the supply path. The carbon nanotubes are produced by the carbon nanotube growth catalyst in the reaction vessel.
本発明では、反応容器内に配置された炭素源分解触媒が、カーボンナノチューブの原料である炭素源と接触することによって、反応容器中で効率的に炭素源の分解反応が起こる。これにより、カーボンナノチューブの成長速度を向上させることができるので、原料の利用効率を高めることができ、製造コストを低減することができる。 In the present invention, the carbon source decomposition catalyst disposed in the reaction vessel comes into contact with the carbon source that is the raw material of the carbon nanotubes, so that the decomposition reaction of the carbon source occurs efficiently in the reaction vessel. Thereby, since the growth rate of a carbon nanotube can be improved, the utilization efficiency of a raw material can be raised and manufacturing cost can be reduced.
ここで、カーボンナノチューブ成長触媒とは、炭素源分解触媒よりも、カーボンナノチューブを成長させる能力の高い触媒であり、炭素源分解触媒とは、カーボンナノチューブ成長触媒よりも炭素源を分解する能力が高い触媒である。 Here, the carbon nanotube growth catalyst is a catalyst having a higher ability to grow carbon nanotubes than the carbon source decomposition catalyst, and the carbon source decomposition catalyst has a higher ability to decompose the carbon source than the carbon nanotube growth catalyst. It is a catalyst.
（２）請求項２の発明では、前記炭素源分解触媒は、前記供給経路のうち、少なくとも前記カーボンナノチューブ成長触媒より上流側に配置されることを特徴とする。
これにより、供給経路上流において炭素源が分解された後、分解された炭素源がカーボンナノチューブ成長触媒に接触し、カーボンナノチューブが成長する。
(2) The invention of claim 2 is characterized in that the carbon source decomposition catalyst is disposed at least upstream of the carbon nanotube growth catalyst in the supply path.
Thus, after the carbon source is decomposed upstream of the supply path, the decomposed carbon source comes into contact with the carbon nanotube growth catalyst, and the carbon nanotube grows.
（３）請求項３の発明では、前記カーボンナノチューブ成長触媒は、基板上に固定された状態で反応管内に設置されることを特徴とする。
これにより、狙ったところに垂直に配向したカーボンナノチューブを合成することができ、さらにカーボンナノチューブの取り扱いが容易となる。
(3) The invention of claim 3 is characterized in that the carbon nanotube growth catalyst is installed in a reaction tube in a state of being fixed on a substrate.
This makes it possible to synthesize carbon nanotubes that are vertically oriented to the target, and further facilitate handling of the carbon nanotubes.
（４）請求項４の発明では、前記炭素源が、アルコール蒸気であることを特徴とする。
本発明は、好ましい炭素源を例示したものである。
つまり、カーボンナノチューブの炭素源にアルコール蒸気を用いることで、選択的に単層カーボンナノチューブを製造することができ、且つアルコールに含まれる酸素原子によってカーボンナノチューブ成長触媒の失活を抑制することができる。また、アルコールを炭素源として用いることで、欠陥が少ない単層のカーボンナノチューブを製造することができる。
(4) The invention of claim 4 is characterized in that the carbon source is alcohol vapor.
The present invention illustrates a preferred carbon source.
That is, by using alcohol vapor as a carbon source of carbon nanotubes, single-walled carbon nanotubes can be selectively produced, and the deactivation of the carbon nanotube growth catalyst can be suppressed by oxygen atoms contained in the alcohol. . Further, by using alcohol as a carbon source, single-walled carbon nanotubes with few defects can be produced.
ここで、アルコール（エチルアルコール）は、炭素源分解触媒により、例えば下記の式（１）のように分解される。なお、Ｃ2Ｈ4は更に炭素に分解され、その炭素を用いてカーボンナノチューブが形成される。 Here, alcohol (ethyl alcohol) is decomposed by, for example, the following formula (1) by a carbon source decomposition catalyst. C 2 H 4 is further decomposed into carbon, and carbon nanotubes are formed using the carbon.
Ｃ2Ｈ5ＯＨ→Ｃ2Ｈ4＋Ｈ2Ｏ ・・・・（１）
（５）請求項５の発明では、前記反応管内の供給経路のうち、少なくとも前記カーボンナノチューブ成長触媒より上流側に、前記経路方向に対して垂直又は傾斜して（角度を付けて）、前記炭素源を前記基板側に導くガイド部（例えばガイド板）が設置されたことを特徴とする。
C 2 H 5 OH → C 2 H 4 + H 2 O (1)
(5) In the invention of claim 5, at least upstream of the carbon nanotube growth catalyst among the supply paths in the reaction tube, the carbon is perpendicular to or inclined (angled) with respect to the path direction. A guide portion (for example, a guide plate) that guides the source toward the substrate is provided.
本発明では、反応容器の内部にガイド部を設置することで、カーボンナノチューブの炭素源をカーボンナノチューブ成長触媒の存在する基板上へ効率的に送ることができる。また、炭素源とガイド部との接触によって熱分解が促進される。 In the present invention, the carbon nanotube carbon source can be efficiently sent onto the substrate on which the carbon nanotube growth catalyst exists by installing the guide portion inside the reaction vessel. Moreover, thermal decomposition is accelerated | stimulated by the contact of a carbon source and a guide part.
なお、ガイド部は、例えば反応容器と同質の材料である石英でも問題ないが、鉄又はその合金等の様な熱容量の大きい材料であるほうが望ましい。
（６）請求項６の発明では、前記カーボンナノチューブ成長触媒と前記炭素源分解触媒とは触媒の種類が異なり、前記炭素源分解触媒は前記カーボンナノチューブ成長触媒より炭素源分解能力が高い触媒であり、前記カーボンナノチューブ成長触媒は前記炭素源分解触媒よりカーボンナノチューブの成長能力が高い触媒であることを特徴とする。
The guide part may be quartz, which is the same material as the reaction vessel, for example. However, it is desirable that the guide part be made of a material having a large heat capacity such as iron or an alloy thereof.
(6) In the invention of claim 6, the carbon nanotube growth catalyst and the carbon source decomposition catalyst are different in type of catalyst, and the carbon source decomposition catalyst is a catalyst having a higher carbon source decomposition ability than the carbon nanotube growth catalyst. The carbon nanotube growth catalyst is a catalyst having a higher carbon nanotube growth ability than the carbon source decomposition catalyst.
本発明では、炭素源分解触媒により炭素源を効率よく分解でき、カーボンナノチューブ成長触媒により、カーボンナノチューブを効率よく成長させることができる。
（７）請求項７の発明では、前記炭素源分解触媒は、前記カーボンナノチューブ成長触媒と異なる、金属系触媒又は金属酸化物系触媒であることを特徴とする。
In the present invention, the carbon source can be efficiently decomposed by the carbon source decomposition catalyst, and the carbon nanotubes can be efficiently grown by the carbon nanotube growth catalyst.
(7) The invention according to claim 7 is characterized in that the carbon source decomposition catalyst is a metal catalyst or a metal oxide catalyst different from the carbon nanotube growth catalyst.
本発明は、好ましい炭素源分解触媒を例示したものである。この炭素源分解触媒の金属系触媒としては、例えばＴｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕのうち、少なくとも１種が挙げられる。また、これらの金属を用いた金属酸化物系触媒としては、例えばＴｉＯ2、ＭｎＯ2、ＮｉＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ3Ｏ4、Ｖ2Ｏ5が挙げられる。 The present invention illustrates a preferred carbon source decomposition catalyst. Examples of the metal-based catalyst for the carbon source decomposition catalyst include at least one of Ti, Zr, V, Mn, Ni, Co, Fe, Pd, Pt, Au, Ag, and Cu. Examples of the metal oxide catalyst using these metals include TiO 2 , MnO 2 , NiO, FeO, Fe 3 O 4 , and V 2 O 5 .
なお、アルコールを炭素源とした場合に、本発明の炭素源分解触媒を用いたときには、
炭素源の分解のみを促進し、炭素源分解触媒上でのカーボンナノチューブの成長を抑制することができる。
When alcohol is used as a carbon source and the carbon source decomposition catalyst of the present invention is used,
Only the decomposition of the carbon source can be promoted, and the growth of the carbon nanotubes on the carbon source decomposition catalyst can be suppressed.
（８）請求項８の発明では、前記カーボンナノチューブ成長触媒は、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｏ及びはＭｏからなる合金、Ｃｏ又はＭｏの酸化物のうち、いずれか１種からなる触媒であることを特徴とする。 (8) In the invention of claim 8, the carbon nanotube growth catalyst is a catalyst made of any one of Co, Mo, an alloy made of Co and Mo, and an oxide of Co or Mo. And
本発明は、好ましいカーボンナノチューブ成長触媒を例示したものである。ここで、Ｃｏ又はＭｏの酸化物としては、ＣｏＯ、ＭｏＯ2が挙げられる。
なお、アルコールを炭素源とした場合に、本発明のカーボンナノチューブ成長触媒を用いたときには、カーボンナノチューブを最も効率的に成長させることができる。
The present invention illustrates a preferred carbon nanotube growth catalyst. Here, examples of Co or Mo oxide include CoO and MoO 2 .
When alcohol is used as a carbon source and the carbon nanotube growth catalyst of the present invention is used, carbon nanotubes can be grown most efficiently.
（９）請求項９の発明では、前記カーボンナノチューブ成長触媒が、平均粒径１０ｎｍ未満の結晶性微粒子であることを特徴とする。
これにより、基板に設置されたカーボンナノチューブ成長触媒上から、カーボンナノチューブを好適に成長させることができる。
(9) The invention according to claim 9 is characterized in that the carbon nanotube growth catalyst is a crystalline fine particle having an average particle diameter of less than 10 nm.
Thereby, a carbon nanotube can be suitably grown from the carbon nanotube growth catalyst installed on the substrate.
（１０）請求項１０の発明では、前記炭素源分解触媒が、平均粒径１０ｎｍ以上の結晶性微粒子又は膜状であることを特徴とする。
炭素源分解触媒を微粒子化することで表面積が増大し炭素源との接触回数が増し、結果的にカーボンナノチューブの炭素源(アルコール)の分解を促進することができる。また、反応管内部にメッキ等を用いて分解触媒を薄膜化することで、分解触媒上での余剰なカーボンナノチューブの成長を抑制することができる。
(10) The invention of claim 10 is characterized in that the carbon source decomposition catalyst is a crystalline fine particle or film having an average particle diameter of 10 nm or more.
By making the carbon source decomposition catalyst fine particles, the surface area increases and the number of contact with the carbon source increases, and as a result, the decomposition of the carbon source (alcohol) of the carbon nanotube can be promoted. Further, by making the decomposition catalyst thin by using plating or the like inside the reaction tube, it is possible to suppress the growth of excess carbon nanotubes on the decomposition catalyst.
なお、炭素源分解触媒では、その表面積を増大することで分解が促進されるが、粒子径が１０ｎｍ未満の場合には、炭素源分解触媒であってもカーボンナノチューブ成長触媒となってしまう可能性があるため、炭素源分解触媒は、１０ｎｍ以上もしくは膜状（薄膜）にすることが好ましい。 In the carbon source decomposition catalyst, the decomposition is promoted by increasing the surface area. However, when the particle size is less than 10 nm, the carbon source decomposition catalyst may become a carbon nanotube growth catalyst. Therefore, the carbon source decomposition catalyst is preferably 10 nm or more or a film (thin film).
また、触媒粒子径とカーボンナノチューブの直径がほぼ等しくなることも知られている。そのため、粒子径を大きくする若しくは薄膜化することで、炭素源分解触媒上でカーボンナノチューブの成長が抑制できる。結果的に、炭素源が分解される量が増加すると考えられる。 It is also known that the catalyst particle diameter and the carbon nanotube diameter are approximately equal. Therefore, the growth of carbon nanotubes can be suppressed on the carbon source decomposition catalyst by increasing the particle diameter or reducing the film thickness. As a result, the amount of carbon source decomposed is considered to increase.
（１１）請求項１１の発明では、前記炭素源分解触媒は、反応容器の内壁又は反応容器内のガイド部（例えばガイド板）に配置されたことを特徴とする。
本発明は、炭素源分解触媒の配置を例示したものである。例えば前記請求項５に記載のガイド部（例えばガイド板）上に炭素源分解触媒を配置することにより、分解された分解物を効率的に基板上のカーボンナノチューブ成長触媒に送ることができる。また、反応容器の内壁全面に炭素源分解触媒を配置すると、炭素源との接触面積が広く好適である。
(11) The invention of claim 11 is characterized in that the carbon source decomposition catalyst is arranged on an inner wall of the reaction vessel or a guide portion (for example, a guide plate) in the reaction vessel.
The present invention exemplifies the arrangement of the carbon source decomposition catalyst. For example, by disposing the carbon source decomposition catalyst on the guide portion (for example, the guide plate) described in claim 5, the decomposed decomposition product can be efficiently sent to the carbon nanotube growth catalyst on the substrate. In addition, when a carbon source decomposition catalyst is disposed on the entire inner wall of the reaction vessel, the contact area with the carbon source is wide and suitable.
（１２）請求項１２の発明では、前記炭素源分解触媒は、触媒担体に担持されたことを特徴とする。なお、触媒担体もカーボンナノチューブ成長触媒よりも上流側にある。
本発明により、炭素源分解触媒の表面積が増し、炭素源との接触回数が増し、結果的にカーボンナノチューブの炭素源(例えばアルコール)の分解を促進することができる。
(12) The invention of claim 12 is characterized in that the carbon source decomposition catalyst is supported on a catalyst carrier. The catalyst carrier is also upstream of the carbon nanotube growth catalyst.
According to the present invention, the surface area of the carbon source decomposition catalyst is increased, the number of contact with the carbon source is increased, and as a result, the decomposition of the carbon source (for example, alcohol) of the carbon nanotube can be promoted.
なお、触媒担体としては、石英ビーズや石英ウール、多孔質材であるゼオライト等が望ましい。
（１３）請求項１３の発明は、前記請求項1〜１２のいずれかに記載のカーボンナノチューブ製造装置を用いたカーボンナノチューブ製造方法であって、不活性ガスを反応容器内に供給するとともに、前記カーボンナノチューブ成長触媒及び前記炭素源分解触媒を加熱し、所定の温度に到達した後に、前記反応容器内を一旦真空にし、次に前記反応容器内に炭素源を充填して密閉し、所定の温度でカーボンナノチューブの合成を行うことを特徴とする。
As the catalyst carrier, quartz beads, quartz wool, porous material zeolite, and the like are desirable.
(13) The invention of claim 13 is a carbon nanotube production method using the carbon nanotube production apparatus according to any one of claims 1 to 12, wherein an inert gas is supplied into the reaction vessel, and After the carbon nanotube growth catalyst and the carbon source decomposition catalyst are heated and reach a predetermined temperature, the inside of the reaction vessel is once evacuated, and then the reaction vessel is filled with a carbon source and sealed, and the predetermined temperature is reached. And carbon nanotubes are synthesized.
本発明の方法により、前記反応管全体で炭素源の分解を促進することができ、基板上でカーボンナノチューブを効率的に製造できる。 By the method of the present invention, the decomposition of the carbon source can be promoted in the entire reaction tube, and the carbon nanotube can be efficiently produced on the substrate.
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１の実施形態］
ａ）まず、本実施形態のカーボンナノチューブ製造装置について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
a) First, the carbon nanotube production apparatus of this embodiment will be described.
図１に示す様に、本実施形態のカーボンナノチューブ製造装置は、化学気相成長法を用いて垂直配向カーボンナノチューブを製造する反応管１と、反応管１内を加熱するために反応管の周囲に配置された環状電気炉（ヒータ）３と、反応管１に炭素源である原料ガス等を供給する供給配管５と、反応管１から反応後のガス等を排出する排出配管７を備えている。 As shown in FIG. 1, the carbon nanotube manufacturing apparatus of this embodiment includes a reaction tube 1 that manufactures vertically aligned carbon nanotubes using chemical vapor deposition, and a periphery of the reaction tube to heat the inside of the reaction tube 1. An annular electric furnace (heater) 3, a supply pipe 5 for supplying a raw material gas as a carbon source to the reaction tube 1, and a discharge pipe 7 for discharging the gas after reaction from the reaction tube 1. Yes.
前記供給配管５には、キャリアガスであるアルゴン（Ａｒ）を供給する第１供給配管９と、炭素源であるエタノールを供給する第２供給配管１１とが接続され、第２供給配管１１には、エタノールを収容する容器１３が接続されている。なお、容器１３には、エタノールの温度を一定に保つためにヒータ（図示せず）が設けられている。 A first supply pipe 9 for supplying argon (Ar) as a carrier gas and a second supply pipe 11 for supplying ethanol as a carbon source are connected to the supply pipe 5. A container 13 for storing ethanol is connected. The container 13 is provided with a heater (not shown) in order to keep the temperature of ethanol constant.
第１供給配管９には、第１供給配管９を開閉する第１バルブ１５が配置され、第２供給配管１１には、第２供給配管１１を開閉する第２バルブ１７が接続されている。また、供給配管５のうち、第２供給配管１１の接続箇所より下流側には、反応管１内に供給するガスの流量を調節する第３バルブ１９が設けられている。 A first valve 15 that opens and closes the first supply pipe 9 is disposed in the first supply pipe 9, and a second valve 17 that opens and closes the second supply pipe 11 is connected to the second supply pipe 11. Further, a third valve 19 for adjusting the flow rate of the gas supplied into the reaction tube 1 is provided on the downstream side of the connection portion of the second supply piping 11 in the supply piping 5.
一方、排出配管７には、反応管１から排出するガスの流量を調節する第４バルブ２１が設けられ、その下流側には、反応管１内を真空引きすることができる真空ポンプ２３が設けられている。 On the other hand, the discharge pipe 7 is provided with a fourth valve 21 that adjusts the flow rate of the gas discharged from the reaction tube 1, and a vacuum pump 23 that can evacuate the reaction tube 1 is provided downstream thereof. It has been.
なお、前記第１〜第４バルブ１５〜２１は、図示しない電子制御装置からの指令などにより開閉する電磁弁である。なお、マニュアルにて開閉してもよい。
本実施例では、反応管１内の流路（供給経路）２には、石英からなる基板２７が水平に配置されており、その基板２７の表面には、カーボンナノチューブ成長触媒２５が塗布等により形成されて配置されている。
The first to fourth valves 15 to 21 are electromagnetic valves that are opened and closed by a command from an electronic control device (not shown). In addition, you may open and close manually.
In this embodiment, a quartz substrate 27 is horizontally disposed in the flow path (supply path) 2 in the reaction tube 1, and a carbon nanotube growth catalyst 25 is applied to the surface of the substrate 27 by coating or the like. Formed and arranged.
特に、反応管１の内壁には、カーボンナノチューブ成長触媒２５より上流側に、炭素源分解触媒２９が塗布等により形成されて環状に配置されている。
前記カーボンナノチューブ成長触媒２５と炭素源分解触媒２９とは異なる触媒であり、カーボンナノチューブ成長触媒２５は炭素源分解触媒２９より高い触媒能力（カーボンナノチューブを成長させる能力）を有する。
In particular, on the inner wall of the reaction tube 1, a carbon source decomposition catalyst 29 is formed on the upstream side of the carbon nanotube growth catalyst 25 by coating or the like and arranged in an annular shape.
The carbon nanotube growth catalyst 25 and the carbon source decomposition catalyst 29 are different catalysts, and the carbon nanotube growth catalyst 25 has higher catalytic ability (ability to grow carbon nanotubes) than the carbon source decomposition catalyst 29.
カーボンナノチューブ成長触媒２５は、平均粒径１０ｎｍ未満の結晶性微粒子であり、このカーボンナノチューブ成長触媒２５としては、Ｃｏ又はＭｏ、Ｃｏ及びＭｏからなる合金、Ｃｏ又はＭｏの酸化物を採用できる。ここでは、例えばＣｏ触媒を用いる。 The carbon nanotube growth catalyst 25 is a crystalline fine particle having an average particle diameter of less than 10 nm. As the carbon nanotube growth catalyst 25, an alloy composed of Co or Mo, Co and Mo, or an oxide of Co or Mo can be employed. Here, for example, a Co catalyst is used.
また、炭素源分解触媒２９は、平均粒径１０ｎｍ以上の結晶性微粒子であり、炭素源分解触媒２９としては、カーボンナノチューブ成長触媒２５とは異なる金属系触媒又は金属酸化物系触媒を採用できる（例えば金属系触媒の金属酸化物を触媒として採用できる）。なお、この触媒の金属としては、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕが挙げられる。ここでは、例えばＴｉ触媒を用いる。 The carbon source decomposition catalyst 29 is crystalline fine particles having an average particle size of 10 nm or more, and a metal catalyst or metal oxide catalyst different from the carbon nanotube growth catalyst 25 can be adopted as the carbon source decomposition catalyst 29 ( For example, metal oxides of metal catalysts can be used as the catalyst). In addition, as a metal of this catalyst, Ti, Zr, V, Mn, Ni, Co, Fe, Pd, Pt, Au, Ag, and Cu are mentioned. Here, for example, a Ti catalyst is used.
また、カーボンナノチューブ成長触媒２５を形成する方法としては、基板２７を、前記触媒金属を含む溶液に一定時間浸漬して引き上げる方法（ｄｉｐ ｃｏａｔ法）や、物理蒸着法を採用できる。一方、カーボンナノチューブ成長触媒２５としては、反応管１を、前記触媒金属を含む溶液に一定時間浸漬する方法や、物理蒸着法、無電解メッキ法を採用できる。 Further, as a method of forming the carbon nanotube growth catalyst 25, a method of immersing the substrate 27 in a solution containing the catalyst metal for a predetermined time (dip coat method) or a physical vapor deposition method can be employed. On the other hand, as the carbon nanotube growth catalyst 25, a method of immersing the reaction tube 1 in a solution containing the catalytic metal for a predetermined time, a physical vapor deposition method, or an electroless plating method can be employed.
ｂ）次に、カーボンナノチューブの製造方法について説明する。
（１．準備工程）
まず、反応管１の基板２７を配置する位置より上流側の内周面（壁面）に、環状にＴｉ触媒等の炭素源分解触媒２９を層状に形成する。この炭素源分解触媒２９を形成する方法としては、触媒金属を含む溶液に一定時間浸漬して引き上げる方法（ｄｉｐ ｃｏａｔ法）や、物理蒸着法、無電解メッキ法を採用できる。
b) Next, the manufacturing method of a carbon nanotube is demonstrated.
(1. Preparation process)
First, a carbon source decomposition catalyst 29 such as a Ti catalyst is formed in a layer on the inner peripheral surface (wall surface) on the upstream side from the position where the substrate 27 of the reaction tube 1 is disposed. As a method for forming the carbon source decomposition catalyst 29, a method of dipping in a solution containing a catalytic metal for a predetermined time (dip coat method), a physical vapor deposition method, or an electroless plating method can be employed.
その反応管１内に、石英板上にＣｏ触媒等のカーボンナノチューブ成長触媒２５をつけた基板２７をセットする。なお、カーボンナノチューブ成長触媒２５を形成する方法も、前記炭素源分解触媒２９を形成する方法を採用できる。 In the reaction tube 1, a substrate 27 having a carbon nanotube growth catalyst 25 such as a Co catalyst on a quartz plate is set. In addition, the method of forming the carbon source decomposition catalyst 29 can also be adopted as a method of forming the carbon nanotube growth catalyst 25.
そして、第１〜第３バルブ１５〜１９を閉とし、第４バルブ２１を開いて、真空ポンプ２３を作動させ、反応管１内を真空引きする。
次に、反応管１が所定の真空度Ａ１（例えば０．１Ｐａ以下）に達した場合には、第１及び第３バルブ１５、１９を開いて、キャリアガスであるアルゴンガスを反応管１内へ流入させる。
Then, the first to third valves 15 to 19 are closed, the fourth valve 21 is opened, the vacuum pump 23 is operated, and the reaction tube 1 is evacuated.
Next, when the reaction tube 1 reaches a predetermined degree of vacuum A1 (for example, 0.1 Pa or less), the first and third valves 15 and 19 are opened, and the argon gas as the carrier gas is introduced into the reaction tube 1. To flow into.
次に、カーボンナノチューブ成長触媒２５を加熱して活性化させるために、ヒータ３により、反応管１内を所定の温度（例えば６００℃〜９００℃）まで上昇させる。
そして、温度が所定の温度に達した場合に、第１〜第３バルブ１５〜１９を閉とし、第４バルブ２１を開いて、再度真空ポンプ２３を作動させて真空引きする。
Next, in order to heat and activate the carbon nanotube growth catalyst 25, the inside of the reaction tube 1 is raised to a predetermined temperature (for example, 600 ° C. to 900 ° C.) by the heater 3.
When the temperature reaches a predetermined temperature, the first to third valves 15 to 19 are closed, the fourth valve 21 is opened, and the vacuum pump 23 is operated again to evacuate.
なお、触媒を加熱する際には、キャリアガスの供給を停止して継続してもよい。また、この加熱の際には、真空ポンプ２３は、作動させても停止させてもよい。
（２．合成工程）
反応管１が所定の真空度に達したと判断されると、第４バルブ２１を閉じて、真空ポンプ２３を停止する。
When heating the catalyst, the supply of the carrier gas may be stopped and continued. Further, during this heating, the vacuum pump 23 may be operated or stopped.
(2. Synthesis process)
When it is determined that the reaction tube 1 has reached a predetermined degree of vacuum, the fourth valve 21 is closed and the vacuum pump 23 is stopped.
次に、第１〜第３バルブ１５〜１９を開き、反応管１内にアルゴンガスと炭素源であるエタノール蒸気を取り入れる。なお、この場合、アルゴンガスとエタノール蒸気ガスの流量は、例えば１．０〜５０ｓｃｃｍであり、反応管１内の圧力は、例えば１．３×１０2(約１．０ｔｏｒｒ)〜１．３×１０4Ｐａ（約１００ｔｏｒｒ）である。ここで、ｓｃｃｍは、２５℃、１気圧における流量（ｃｍ3／分）を示す。 Next, the first to third valves 15 to 19 are opened, and argon gas and ethanol vapor as a carbon source are taken into the reaction tube 1. In this case, the flow rates of argon gas and ethanol vapor gas are, for example, 1.0 to 50 sccm, and the pressure in the reaction tube 1 is, for example, 1.3 × 10 2 (about 1.0 torr) to 1.3 ×. 10 4 Pa (about 100 torr). Here, sccm indicates a flow rate (cm 3 / min) at 25 ° C. and 1 atm.
次に、反応管１内が所定の圧力（Ａ２：例えば１．３×１０2(約１．０ｔｏｒｒ)〜１．３×１０4Ｐａ（約１００ｔｏｒｒ））に達した場合に、真空ポンプ２３を作動し、第４バルブ２１を開き、反応管１内を所定の圧力（Ａ２）に保ち、アルゴンガスとエタノール蒸気ガスを流し、カーボンナノチューブを合成する。 Next, when the inside of the reaction tube 1 reaches a predetermined pressure (A2: 1.3 × 10 2 (about 1.0 torr) to 1.3 × 10 4 Pa (about 100 torr)), the vacuum pump 23 is turned on. In operation, the fourth valve 21 is opened, the inside of the reaction tube 1 is maintained at a predetermined pressure (A2), and argon gas and ethanol vapor gas are flowed to synthesize carbon nanotubes.
ｃ）この様に、本実施形態では、反応管１内において、例えばＣｏ触媒のカーボンナノチューブ成長触媒２５より上流側に、例えばＴｉ触媒の炭素源分解触媒２９が配置されている。 c) As described above, in the present embodiment, the carbon source decomposition catalyst 29 such as a Ti catalyst is disposed in the reaction tube 1 upstream of the carbon nanotube growth catalyst 25 such as a Co catalyst.
よって、炭素源がカーボンナノチューブ成長触媒２５に到達する前に、炭素源の分解を効率よく行うことができるので、即ち、反応管１内で十分な熱分解反応を行うことができるので、カーボンナノチューブの成長速度を速めることができる。その結果、原料の利用効率が高まり、製造コストを低減することができる。 Therefore, since the carbon source can be efficiently decomposed before the carbon source reaches the carbon nanotube growth catalyst 25, that is, a sufficient thermal decomposition reaction can be performed in the reaction tube 1. The growth rate of can be increased. As a result, the utilization efficiency of the raw material is increased, and the manufacturing cost can be reduced.
また、本実施形態では、カーボンナノチューブ成長触媒２５と炭素源分解触媒２９との触媒の種類を違えて、それぞれに最適な触媒を採用している。つまり、両触媒を比べた場合、カーボンナノチューブ成長触媒２５よりも炭素源分解触媒２９の方が、炭素源の分解能力が高く、炭素源分解触媒２９よりもカーボンナノチューブ成長触媒２５の方が、カーボンナノチューブを形成する能力が高い。 In the present embodiment, the catalyst types of the carbon nanotube growth catalyst 25 and the carbon source decomposition catalyst 29 are different, and the optimum catalyst is adopted for each. That is, when the two catalysts are compared, the carbon source decomposition catalyst 29 has a higher carbon source decomposition ability than the carbon nanotube growth catalyst 25, and the carbon nanotube growth catalyst 25 has a higher carbon capacity than the carbon source decomposition catalyst 29. High ability to form nanotubes.
なお、炭素源分解触媒２９としては、結晶性微粒子ではなく、例えばメッキ等により膜状に形成された触媒層としてもよい。
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明するが、前記第１の実施形態と同様の内容の説明は省略する。
The carbon source decomposition catalyst 29 may be a catalyst layer formed in a film shape by plating or the like instead of the crystalline fine particles.
[Second Embodiment]
Next, the second embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be omitted.
本実施形態のカーボンナノチューブ製造装置では、図２に示す様に、前記第１の実施形態と同様に、反応管３１、ヒータ３３、カーボンナノチューブ形成触媒３５が配置された基板３７、供給配管３９、排出配管４１、第１〜第４バルブ４３〜４９、真空ポンプ５１等を備えている。 In the carbon nanotube production apparatus of this embodiment, as shown in FIG. 2, as in the first embodiment, a reaction tube 31, a heater 33, a substrate 37 on which a carbon nanotube formation catalyst 35 is disposed, a supply pipe 39, A discharge pipe 41, first to fourth valves 43 to 49, a vacuum pump 51, and the like are provided.
特に本実施形態では、反応管３１内部において、基板３７の上流側に、流路に垂直に石英からなるガイド板５３を配置し、このガイド板５３の表面に炭素源分解触媒５５が例えば膜状に形成されている。 In particular, in the present embodiment, a guide plate 53 made of quartz is arranged in the reaction tube 31 upstream of the substrate 37 and perpendicular to the flow path, and the carbon source decomposition catalyst 55 is formed in a film shape on the surface of the guide plate 53, for example. Is formed.
本実施形態でも、前記第１の実施形態と同様な効果を奏する。
なお、同図の破線で示す様に、ガイド板５７を傾斜させて、炭素源を効率よく基板３７側に流すようにしてもよい。
This embodiment also has the same effect as the first embodiment.
In addition, as shown by the broken line in the same figure, the guide plate 57 may be inclined so that the carbon source can flow efficiently to the substrate 37 side.
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について説明するが、前記第１、２の実施形態と同様の内容の説明は省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described, but a description of the same contents as those of the first and second embodiments will be omitted.
本実施形態のカーボンナノチューブ製造装置では、図３に示す様に、前記第１の実施形態と同様に、反応管６１、ヒータ６３、カーボンナノチューブ形成触媒６５が配置された基板６７、供給配管６９、排出配管７１、第１〜第４バルブ７３〜７９、真空ポンプ８１等を備えている。 In the carbon nanotube production apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 3, as in the first embodiment, a reaction tube 61, a heater 63, a substrate 67 on which a carbon nanotube formation catalyst 65 is disposed, a supply pipe 69, A discharge pipe 71, first to fourth valves 73 to 79, a vacuum pump 81, and the like are provided.
特に本実施形態では、反応管６１内部において、基板６７の上流側に、炭素源分解触媒８３を担持した担体８５が配置されている。
担体８５は、例えば石英ビーズ、石英ウール、又は多孔質材料（ゼオライト、ＭｇＯ、アルミナ等）からなる。この担体８５に炭素源分解触媒８３を担持する方法としては、例えば、担体８５を、前記触媒金属を含む溶液に一定時間浸漬して引き上げる方法（ｄｉｐ ｃｏａｔ法）や、物理蒸着法、無電解メッキ法を採用できる。
In particular, in the present embodiment, a carrier 85 carrying a carbon source decomposition catalyst 83 is disposed in the reaction tube 61 on the upstream side of the substrate 67.
The carrier 85 is made of, for example, quartz beads, quartz wool, or a porous material (zeolite, MgO, alumina, etc.). As a method for supporting the carbon source decomposition catalyst 83 on the carrier 85, for example, a method in which the carrier 85 is dipped in a solution containing the catalytic metal for a certain time (dip coat method), a physical vapor deposition method, electroless plating, or the like. The law can be adopted.
本実施形態でも、前記第１の実施形態と同様な効果を奏する。特に本実施形態では、炭素源と炭素源分解触媒８３との接触が増加するので、炭素源の分解効率が増加するという利点がある。 This embodiment also has the same effect as that of the first embodiment. In particular, in this embodiment, since the contact between the carbon source and the carbon source decomposition catalyst 83 increases, there is an advantage that the decomposition efficiency of the carbon source increases.
［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態について説明するが、前記第１〜３の実施形態と同様の内容の説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, although the fourth embodiment will be described, description of the same contents as those of the first to third embodiments will be omitted.
ａ）本実施形態のカーボンナノチューブ製造装置では、図４に示す様に、前記第１の実施形態と同様に、反応管９１、ヒータ９３、カーボンナノチューブ形成触媒９５が配置された基板９７、供給配管９９、排出配管１０１、第１〜第４バルブ１０３〜１０９、真空ポンプ１１１等を備えている。 a) In the carbon nanotube production apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 4, as in the first embodiment, the reaction tube 91, the heater 93, the substrate 97 on which the carbon nanotube formation catalyst 95 is disposed, and the supply pipe 99, a discharge pipe 101, first to fourth valves 103 to 109, a vacuum pump 111, and the like.
特に本実施形態では、反応管９１の内壁の入口から出口までの全周にわたって、炭素源分解触媒１１３が配置されている。
この炭素源分解触媒１１３を、反応管９１の内壁全体に形成する方法としては、例えば、反応管９１を、前記触媒金属を含む溶液に一定時間浸漬して引き上げる方法（ｄｉｐ ｃｏａｔ法）や、無電解メッキ法を採用できる。
Particularly in the present embodiment, the carbon source decomposition catalyst 113 is disposed over the entire circumference from the inlet to the outlet of the inner wall of the reaction tube 91.
As a method of forming the carbon source decomposition catalyst 113 on the entire inner wall of the reaction tube 91, for example, a method (dip coat method) in which the reaction tube 91 is immersed in a solution containing the catalyst metal for a predetermined time (dip coat method) Electrolytic plating can be used.
また、反応管９１内壁の全周の炭素源分解触媒１１３を効率的に利用するために、アルゴンガス、エタノール蒸気を反応管９１内に封入し、カーボンナノチューブを製造する。
ｂ）次に、第４の実施形態におけるカーボンナノチューブの製造方法について説明する。
Further, in order to efficiently use the carbon source decomposition catalyst 113 around the inner wall of the reaction tube 91, argon gas and ethanol vapor are sealed in the reaction tube 91 to produce carbon nanotubes.
b) Next, a carbon nanotube manufacturing method according to the fourth embodiment will be described.
（１．準備工程）
まず、反応管９１内壁の全周に、環状にＴｉ触媒等の炭素源分解触媒１１３を形成する。この炭素源分解触媒１１３を形成する方法としては、触媒金属を含む溶液に一定時間浸漬して引き上げる方法（ｄｉｐ ｃｏａｔ法）や、物理蒸着法、無電解メッキ法を採用できる。
(1. Preparation process)
First, a carbon source decomposition catalyst 113 such as a Ti catalyst is formed in an annular shape around the entire inner wall of the reaction tube 91. As a method of forming the carbon source decomposition catalyst 113, a method of dipping in a solution containing a catalytic metal for a predetermined time (dip coat method), a physical vapor deposition method, or an electroless plating method can be employed.
その反応管９１内に、石英板上にＣｏ触媒等のカーボンナノチューブ成長触媒９５をつけた基板９７をセットする。なお、カーボンナノチューブ成長触媒９５を形成する方法も、前記炭素源分解触媒１１３を形成する方法を採用できる。 In the reaction tube 91, a substrate 97 having a carbon nanotube growth catalyst 95 such as a Co catalyst on a quartz plate is set. As a method for forming the carbon nanotube growth catalyst 95, a method for forming the carbon source decomposition catalyst 113 can be adopted.
そして、第１〜第３バルブ１０３〜１０７を閉とし、第４バルブ１０９を開いて、真空ポンプ１１１を作動させ、反応管９１内を真空引きする。
次に、反応管９１が所定の真空度Ａ１（例えば０．１Ｐａ以下）に達した場合には、第１〜第３バルブ１０３〜１０７を開いて、キャリアガスであるアルゴンガスを反応管９１内へ流入させる。
Then, the first to third valves 103 to 107 are closed, the fourth valve 109 is opened, the vacuum pump 111 is operated, and the reaction tube 91 is evacuated.
Next, when the reaction tube 91 reaches a predetermined degree of vacuum A1 (for example, 0.1 Pa or less), the first to third valves 103 to 107 are opened, and the argon gas as the carrier gas is supplied into the reaction tube 91. To flow into.
次に、カーボンナノチューブ成長触媒９５を加熱して活性化させるために、ヒータ９３により、反応管９１内を所定の温度（例えば６００℃〜９００℃）まで上昇させる。
そして、温度が所定の温度に達した場合に、第１〜第３バルブ１０３〜１０７を閉とし、第４バルブ１０９を開いて、再度真空ポンプ１１１を作動させて真空引きする。
Next, in order to heat and activate the carbon nanotube growth catalyst 95, the inside of the reaction tube 91 is raised to a predetermined temperature (for example, 600 ° C. to 900 ° C.) by the heater 93.
When the temperature reaches a predetermined temperature, the first to third valves 103 to 107 are closed, the fourth valve 109 is opened, and the vacuum pump 111 is operated again to evacuate.
なお、触媒を加熱する際には、キャリアガスの供給を停止して継続してもよい。また、この加熱の際には、真空ポンプ１１１は、作動させても停止させてもよい。
（２．合成工程）
反応管９１が（前記準備工程と同様に）所定の真空度Ａ１に達したと判断されると、第４バルブ１０９を閉じて、真空ポンプ１１１を停止する。
When heating the catalyst, the supply of the carrier gas may be stopped and continued. Further, during this heating, the vacuum pump 111 may be operated or stopped.
(2. Synthesis process)
When it is determined that the reaction tube 91 has reached a predetermined degree of vacuum A1 (as in the preparation step), the fourth valve 109 is closed and the vacuum pump 111 is stopped.
次に、第１〜第３バルブ１０３〜１０７を開き、反応管９１内にアルゴンガスと炭素源であるエタノール蒸気を取り入れる。なお、この場合、アルゴンガスとエタノール蒸気ガスの流量は、例えば１．０〜５０ｓｃｃｍであり、反応管１内の圧力は、例えば１．３×１０2(約１．０ｔｏｒｒ)〜１．３×１０4Ｐａ（約１００ｔｏｒｒ）である。 Next, the first to third valves 103 to 107 are opened, and argon gas and ethanol vapor as a carbon source are taken into the reaction tube 91. In this case, the flow rates of argon gas and ethanol vapor gas are, for example, 1.0 to 50 sccm, and the pressure in the reaction tube 1 is, for example, 1.3 × 10 2 (about 1.0 torr) to 1.3 ×. 10 4 Pa (about 100 torr).
次に、反応管９１内が所定の圧力（Ａ２：例えば１．３×１０2(約１．０ｔｏｒｒ)〜１．３×１０4Ｐａ（約１００ｔｏｒｒ））に達した場合に、第１〜第３バルブ１０３〜１０７を閉じ、反応管９１内を所定の圧力（Ａ２）に保つ。この工程で、エタノール蒸気は分解され、カーボンナノチューブが合成される。 Next, when the inside of the reaction tube 91 reaches a predetermined pressure (A2: 1.3 × 10 2 (about 1.0 torr) to 1.3 × 10 4 Pa (about 100 torr)), the first to first The three valves 103 to 107 are closed, and the inside of the reaction tube 91 is maintained at a predetermined pressure (A2). In this step, ethanol vapor is decomposed and carbon nanotubes are synthesized.
ｃ）本実施形態でも、前記第１の実施形態と同様な効果を奏する。特に本実施形態では、炭素源分解触媒１１３が配置される面積が広いので、炭素源と炭素源分解触媒８３との接触が増加し、よって、炭素源の分解効率が増加するという利点がある。 c) The present embodiment also has the same effect as the first embodiment. In particular, in the present embodiment, since the area where the carbon source decomposition catalyst 113 is disposed is wide, there is an advantage that the contact between the carbon source and the carbon source decomposition catalyst 83 increases, thereby increasing the decomposition efficiency of the carbon source.
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な態様にて実施することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It is possible to implement in various aspects.
１、３１、６１、９１…反応管
２…流路（供給経路）
３、３３、６３、９３…ヒータ
１５、４３、７３、１０３…第１バルブ
１７、４５、７５、１０５…第２バルブ
１９、４７、７７、１０７…第３バルブ
２１、４９、７９、１０９…第４バルブ
２３、５１、８１、１１１…真空ポンプ
２５、３５、６５、９５…カーボンナノチューブ形成触媒
２７、３７、６７、９７…基板
２９、５５、８３、１１３…炭素源分解触媒
５３、５７…ガイド板
８５…担体
1, 31, 61, 91 ... reaction tube 2 ... flow path (supply path)
3, 33, 63, 93 ... heater 15, 43, 73, 103 ... first valve 17, 45, 75, 105 ... second valve 19, 47, 77, 107 ... third valve 21, 49, 79, 109 ... Fourth valve 23, 51, 81, 111 ... Vacuum pump 25, 35, 65, 95 ... Carbon nanotube formation catalyst 27, 37, 67, 97 ... Substrate 29, 55, 83, 113 ... Carbon source decomposition catalyst 53, 57 ... Guide plate 85 ... carrier
Claims (13)
炭素源となる原料ガスを供給する供給経路を有するとともに、該供給経路にカーボンナノチューブ成長触媒が配置される反応容器と、
前記反応容器を加熱する加熱手段と、
前記供給経路内に配置される前記炭素源を分解する炭素源分解触媒と、
を備え、
前記反応容器内のカーボンナノチューブ成長触媒によって、カーボンナノチューブを製造することを特徴とするカーボンナノチューブ製造装置。 In an apparatus for producing vertically aligned carbon nanotubes using chemical vapor deposition,
A reaction vessel having a supply path for supplying a source gas serving as a carbon source, and a carbon nanotube growth catalyst disposed in the supply path;
Heating means for heating the reaction vessel;
A carbon source decomposition catalyst that decomposes the carbon source disposed in the supply path;
With
A carbon nanotube production apparatus for producing carbon nanotubes using a carbon nanotube growth catalyst in the reaction vessel.
不活性ガスを反応容器内に供給するとともに、前記カーボンナノチューブ成長触媒及び前記炭素源分解触媒を加熱し、所定の温度に到達した後に、前記反応容器内を一旦真空にし、次に前記反応容器内に炭素源を充填して密閉し、所定の温度でカーボンナノチューブの合成を行うことを特徴とするカーボンナノチューブの製造方法。 A carbon nanotube production method using the carbon nanotube production apparatus according to any one of claims 1 to 12,
The inert gas is supplied into the reaction vessel, and the carbon nanotube growth catalyst and the carbon source decomposition catalyst are heated, and after reaching a predetermined temperature, the inside of the reaction vessel is evacuated and then the inside of the reaction vessel A carbon nanotube production method, wherein a carbon source is filled and sealed, and carbon nanotubes are synthesized at a predetermined temperature.
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