JP6164067B2 - カーボンナノチューブ及びその分散液、並びに自立膜及び複合材料 - Google Patents
カーボンナノチューブ及びその分散液、並びに自立膜及び複合材料 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6164067B2 JP6164067B2 JP2013248560A JP2013248560A JP6164067B2 JP 6164067 B2 JP6164067 B2 JP 6164067B2 JP 2013248560 A JP2013248560 A JP 2013248560A JP 2013248560 A JP2013248560 A JP 2013248560A JP 6164067 B2 JP6164067 B2 JP 6164067B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cnt
- present
- self
- carbon
- gas
- 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.)
- Active
Links
Description
〔1〕フッ素原子の炭素原子に対する比(F/C)が0.03〜2.0であり、昇温脱離法における150〜950℃での、一酸化炭素の脱離量が1000〜10000μmol/gであり、かつ二酸化炭素の脱離量が500〜5000μmol/gであるカーボンナノチューブ、
〔2〕単層カーボンナノチューブである前記〔1〕記載のカーボンナノチューブ、
〔3〕前記〔1〕又は〔2〕に記載のカーボンナノチューブを含む分散液、
〔4〕前記〔1〕又は〔2〕に記載のカーボンナノチューブからなる自立膜、
並びに
〔5〕前記〔1〕又は〔2〕に記載のカーボンナノチューブと重合体とを含む複合材料、
を、提供する。
本発明のCNTは、フッ素原子の炭素原子に対する比(F/C)が0.03〜2.0であり、昇温脱離法における150〜950℃での、一酸化炭素(CO)の脱離量が1000〜10000μmol/gであり、かつ二酸化炭素(CO2)の脱離量が500〜5000μmol/gであるものである。
昇温脱離法における150〜950℃での、COの脱離量又はCO2の脱離量は、CNTを150℃まで加熱し、その後、当該CNTをさらに加熱して、その温度が950℃に上昇するまでの間に脱離した、COの総量又はCO2の総量として求められる。
また、原料CNTの平均長さは、好ましくは0.1μm〜1cm、より好ましくは0.1μm〜1mmである。原料CNTの平均長さが上記範囲内にあると、本発明のCNTの配向性が高まり自立膜の形成を容易に行うことができる。
また、原料CNTの、昇温脱離法における150〜950℃での、CO脱離量としては、通常、100〜10000μmol/gであり、かつCO2脱離量としては、通常、1〜3000μmol/gである。
SGCNTの比表面積及びCOとCO2の脱離量が上記範囲内にあると、本発明のCNTの分散性が高まり好適である。
ここで、「マイクロ孔容積(Vp)」は、SGCNTの液体窒素温度(77K)での窒素吸着等温線を測定し、相対圧P/P0=0.19における窒素吸着量をVとして、式(I):Vp=(V/22414)×(M/ρ)より、算出することができる。なお、Pは吸着平衡時の測定圧力、P0は測定時の液体窒素の飽和蒸気圧であり、 式(I)中、Mは吸着質(窒素)の分子量28.010、ρは吸着質(窒素)の77Kにおける密度0.808g/cm3である。マイクロ孔容積は、例えば、「BELSORP(登録商標)−mini」(日本ベル(株)製)を使用して求めることができる。
SGCNTは、例えば、表面にカーボンナノチューブ製造用触媒層(以下、「CNT製造用触媒層」という場合がある。)を有する基材(以下、「CNT製造用基材」という場合がある。)上に、原料化合物及びキャリアガスを供給して、化学的気相成長法(CVD法)によりカーボンナノチューブを合成する際に、系内に微量の酸化剤を存在させることで、CNT製造用触媒層の触媒活性を飛躍的に向上させるという方法(スーパーグロース法;国際公開第2006/011655号参照)において、基材表面への触媒層の形成をウェットプロセスにより行い、原料ガスとしてアセチレンを主成分とするガス(例えば、アセチレンを50質量%以上含むガス)を用いることで、効率的に製造することができる。
本発明の分散液は、本発明のCNTを含んでなる。本発明のCNTは、溶媒への分散性に優れたものであることから、その分散液を製造するにあたり、分散剤を必要としない。従って、当該分散液は、通常、本発明のCNTと溶媒とからなる。
混合処理や分散処理は、例えば、ナノマイザー、アルティマイザー、超音波分散機、ボールミル、サンドグラインダー、ダイノミル、スパイクミル、DCPミル、バスケットミル、ペイントコンディショナー、高速攪拌装置等を用いる方法を利用すればよい。
本発明の分散液は、CNTが均一に分散しており、CNTの自立膜や複合材料の製造に好適に用いられる。
本発明の自立膜は、本発明のCNTからなる。ここで、自立膜とは、他の支持体が存在していなくとも膜としての形状を保つことができる膜をいう。自立膜の厚さは、通常、5nm〜100μmの範囲である。自立膜は、長尺の連続シートであってもよい。自立膜の比重としては、通常、0.3〜3.0g/cm3が好適である。
本発明の複合材料は、本発明のCNTと重合体とを含んでなる。本発明の複合材料は、例えば、本発明の分散液に、目的に応じて重合体を配合することにより得ることができる。当該重合体に特に限定はなく、任意のゴムや樹脂が挙げられる。
測定には、Surface Science Instruments 社製「S−Probe ESCA」を用いた。照射X線はAlKα線とし、X線スポット径は250μm×1000μm(楕円形)とした。また、測定には中和電子銃を用いた。C、O及びFについて、CNTの有姿状態面のサーベイスキャン測定及びナロースキャン測定を実施し、O/C及びO/Fの分析を行い、F/C比を求めた。
(2)昇温脱離法による評価
日本ベル社製の全自動昇温脱離スペクトル装置「TPD−1−ATw」に自立膜を設置し、キャリヤーガス(He)を50mL/分で流通させた。CO及びCO2の脱離量は、5℃/分の昇温速度で150℃から950℃に昇温して自立膜を加熱し、その間に生じたCO及びCO2を四重極質量分析計で検出し、得られたCO及びCO2のガス量からCNTの1gあたりから生ずるガスの量(μmol)を計算し、CO及びCO2の脱離量をそれぞれ求めた。
(3)分散性
イオン交換水又はエタノール5mLにCNTを0.001g加え、超音波分散機で60分間分散させ、以下の評価基準に従って分散性を目視で評価した。
〔評価基準〕
○:目で見える凝集物が存在しない
×:目で見える凝集物が存在する
(4)体積抵抗率
自立膜を用い、導電率計(三菱アナリテック社製、製品名「ロレスタ(登録商標)GP」)により四端子法にて測定した。
国際公開第2006/011655号の記載に従って、スーパーグロース法によりSGCNTを調製した。
得られたSGCNTは、主に単層CNTから構成され、窒素ガス吸着によるBET比表面積が804m2/g、水蒸気吸着によるBET比表面積が2.4m2/g、それらの比表面積の比が0.003、CO脱離量が797μmol/g、CO2脱離量が292μmol/g、マイクロ孔容積が0.44mL/gであった。また、平均直径(Av)が3.3nm、直径分布(3σ)が1.9nm、(3σ/Av)が0.58であり、平均長さが500μmであった。
原料CNTとしてSGCNT 0.5gをNi製容器に入れ、SUS製反応器(内容積990mL)に封入し、窒素ガスを500mL/分でフローして150℃で1時間保持し、表1に示す接触温度まで加熱した。反応器内温が前記温度で安定したところで、体積比1:9の、フッ素ガス(純度99.5質量%以上、関東電化工業(株)製)と窒素ガスとの混合ガスに切り替え、500mL/分でフローして反応器内を20分間パージした。次いで、反応容器を密封し、その状態で維持したまま表1に示す接触時間で保持し、SGCNTとフッ素ガスとを接触させた。その後、窒素ガスを流速500mL/分にてフローし、常温まで放冷した。以上により、質量960mgの処理直後のCNTを得た。
フッ素処理後のSGCNTを1Lの三角フラスコに入れ、イオン水交換水300mLを加え、室温で1時間攪拌した。攪拌後、分散液を吸引ろ過した。この洗浄作業を、ろ液のpHが一定になるまで繰り返した。pHは実施例1で3.7であった。以上により、ウエット質量で31.5gの処理後SGCNTを得た。処理後SGCNTのF/C比及びCOとCO2の脱離量を表1に示す。
また、イオン交換水10mLに、得られた処理後SGCNTを0.01g(固形分換算)加え、超音波分散機で60分間分散させ、減圧濾過で濾過し、濾過物を濾紙ごと100℃で1時間乾燥させ、乾燥した濾過物を濾紙から剥がし、自立膜を得た。
以上の処理後SGCNT及びその自立膜を用いて各種物性を評価した。結果を表1に示す。
接触温度を400℃にしたこと以外は、実施例1と同様に実験を行い、評価した。質量910mgの処理直後のCNTを得た。また、処理後SGCNTのウエット質量は33.4gであった。ろ液のpHは4.4であった。
上記のSGCNTについて、上記評価方法に従って分散性を評価し、また、体積抵抗率を測定した。結果を表1に示す。
Claims (5)
- フッ素原子の炭素原子に対する比(F/C)が0.03〜2.0であり、昇温脱離法における150〜950℃での、一酸化炭素の脱離量が1000〜10000μmol/gであり、かつ二酸化炭素の脱離量が500〜5000μmol/gであるカーボンナノチューブ。
- 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。
- 請求項1又は2に記載のカーボンナノチューブを含む分散液。
- 請求項1又は2に記載のカーボンナノチューブからなる自立膜。
- 請求項1又は2に記載のカーボンナノチューブと重合体とを含む複合材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013248560A JP6164067B2 (ja) | 2013-11-29 | 2013-11-29 | カーボンナノチューブ及びその分散液、並びに自立膜及び複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013248560A JP6164067B2 (ja) | 2013-11-29 | 2013-11-29 | カーボンナノチューブ及びその分散液、並びに自立膜及び複合材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015105211A JP2015105211A (ja) | 2015-06-08 |
JP6164067B2 true JP6164067B2 (ja) | 2017-07-19 |
Family
ID=53435561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013248560A Active JP6164067B2 (ja) | 2013-11-29 | 2013-11-29 | カーボンナノチューブ及びその分散液、並びに自立膜及び複合材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6164067B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7276148B2 (ja) * | 2017-12-19 | 2023-05-18 | 日本ゼオン株式会社 | 繊維状炭素ナノ構造体 |
CN114870894B (zh) * | 2022-05-11 | 2023-11-03 | 浙江新化化工股份有限公司 | 一种自支撑层状双金属氢氧化物衍生的镍基催化剂及其制备方法和用途 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69941294D1 (de) * | 1998-09-18 | 2009-10-01 | Univ Rice William M | Chemische derivatisierung von einwandigen kohlenstoffnanoröhren um ihre solvatation zu erleichtern und verwendung derivatisierter nanoröhren |
KR100657351B1 (ko) * | 2003-05-28 | 2006-12-14 | 삼성코닝 주식회사 | 탄소 나노구조체의 분산 방법 |
WO2010074000A1 (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-01 | 国立大学法人東北大学 | 炭素材料の分散液、及びその製造方法 |
US8372781B2 (en) * | 2009-11-05 | 2013-02-12 | Nisshinbo Holdings, Inc. | Carbon catalyst and use thereof |
US8569207B2 (en) * | 2009-11-05 | 2013-10-29 | National University Corporation Gunma University | Carbon catalyst, method of producing same, and electrode and battery each utilizing same |
-
2013
- 2013-11-29 JP JP2013248560A patent/JP6164067B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015105211A (ja) | 2015-06-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2015105208A (ja) | カーボンナノチューブ及びその分散液、並びに自立膜及び複合材料 | |
Shao et al. | Synthesis and characterization of graphene hollow spheres for application in supercapacitors | |
CN108028386B (zh) | 碳纳米管分散液及其制备方法 | |
TWI646049B (zh) | 多孔質碳材料、多孔質碳材料的製造方法、電極材料及吸附材料 | |
Mikhalchan et al. | Continuous and scalable fabrication and multifunctional properties of carbon nanotube aerogels from the floating catalyst method | |
JP6524913B2 (ja) | 導電膜、燃料電池用ガス拡散層、燃料電池用触媒層、燃料電池用電極、燃料電池用膜電極接合体、及び燃料電池 | |
WO2015045418A1 (ja) | カーボンナノチューブ及びその分散液、並びに、カーボンナノチューブ含有膜および複合材料 | |
WO2017022229A1 (ja) | 複合樹脂材料、スラリー、複合樹脂材料成形体、及びスラリーの製造方法 | |
KR20190127709A (ko) | 표면 처리된 탄소 나노 구조체의 제조 방법 | |
Zhou et al. | A 3D hierarchical hybrid nanostructure of carbon nanotubes and activated carbon for high-performance supercapacitors | |
Venkateshalu et al. | Heterogeneous 3D graphene derivatives for supercapacitors | |
Kvande et al. | Importance of oxygen-free edge and defect sites for the immobilization of colloidal Pt oxide particles with implications for the preparation of CNF-supported catalysts | |
US20220048772A1 (en) | Carbon-Carbon Nanotube Hybrid Materials and Methods of Producing Same | |
JP2015146227A (ja) | 導電膜の製造方法、導電膜、導電性フィルム及び色素増感太陽電池用電極 | |
JP2015105213A (ja) | カーボンナノチューブ及びその分散液、並びに自立膜及び複合材料 | |
JP2015105212A (ja) | カーボンナノチューブ及びその分散液、並びに自立膜及び複合材料 | |
JP6164067B2 (ja) | カーボンナノチューブ及びその分散液、並びに自立膜及び複合材料 | |
Wang et al. | Comparative investigation on combustion property and smoke toxicity of epoxy resin filled with α-and δ-MnO2 nanosheets | |
JP2016191014A (ja) | カーボンナノチューブを含有する機能性多孔体 | |
CN107706004B (zh) | 制造含有褶皱的石墨烯和钴-铁氧化物的合成物的方法,由其制成的合成物及超级电容器 | |
Kumar et al. | Universal strategy for reversing aging and defects in graphene oxide for highly conductive graphene aerogels | |
JP2015105205A (ja) | 表面処理カーボンナノチューブ及びその分散液、並びに自立膜及び複合材料 | |
Junior et al. | CNT sponges with outstanding absorption capacity and electrical properties: impact of the CVD parameters on the product structure | |
JP2017031323A (ja) | スラリーの製造方法及び複合樹脂材料の製造方法 | |
JP2008200608A (ja) | 導電性フッ素樹脂薄膜の製造方法および導電性フッ素樹脂薄膜 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160913 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170516 |
|
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: 20170523 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170605 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6164067 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |