JPS61205700A - 黒鉛ホイスカ−の製造方法 - Google Patents
黒鉛ホイスカ−の製造方法Info
- Publication number
- JPS61205700A JPS61205700A JP60047752A JP4775285A JPS61205700A JP S61205700 A JPS61205700 A JP S61205700A JP 60047752 A JP60047752 A JP 60047752A JP 4775285 A JP4775285 A JP 4775285A JP S61205700 A JPS61205700 A JP S61205700A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- activated carbon
- whiskers
- graphite
- treated
- surface area
- 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
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/005—Growth of whiskers or needles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は微細細孔を有する炭素質物質(活性炭)を28
00℃以上で黒鉛化処理する乙とにより、黒鉛4ホイス
カーを製造する方法に関するものである。
00℃以上で黒鉛化処理する乙とにより、黒鉛4ホイス
カーを製造する方法に関するものである。
従来の挾術とQ短点
ホイスカーは繊維状単結晶でり、理論物性に近い機械的
物性を持つことから、種々のホイスカーが製造されてい
る。黒鉛ホイスカーについても、いくつかの方法が提案
されている。その代表的なものは高温、高圧下で黒鉛電
極をアーク放電させ析出させる方法である〔アール・ベ
ーコン(R。
物性を持つことから、種々のホイスカーが製造されてい
る。黒鉛ホイスカーについても、いくつかの方法が提案
されている。その代表的なものは高温、高圧下で黒鉛電
極をアーク放電させ析出させる方法である〔アール・ベ
ーコン(R。
Bicon) 、ジャーナル・オブ アプライド°フィ
ジックス(J 、 Appli、 phys)第31巻
、283ページ、1960年〕。この方法によって轡ら
れた本イスカーの物性は引張強度的2000kg /
wm” 、引張弾性率、駒72ton/■2という非常
に優れたものである。その他、β−5iC結晶の(,1
11)面の積層不整および回転双晶上にCD2ガスを熱
分解させて析出させる方法〔エッチ・ビー・八−ンスト
ラ(H,B、Haaastra)ら、ジャーナル オブ
クリスタル グロース(J 、Cryst、Grow
th) 、第18巻、71ページ、19?2年〕やマル
テンサイトの電解析出により得られ。
ジックス(J 、 Appli、 phys)第31巻
、283ページ、1960年〕。この方法によって轡ら
れた本イスカーの物性は引張強度的2000kg /
wm” 、引張弾性率、駒72ton/■2という非常
に優れたものである。その他、β−5iC結晶の(,1
11)面の積層不整および回転双晶上にCD2ガスを熱
分解させて析出させる方法〔エッチ・ビー・八−ンスト
ラ(H,B、Haaastra)ら、ジャーナル オブ
クリスタル グロース(J 、Cryst、Grow
th) 、第18巻、71ページ、19?2年〕やマル
テンサイトの電解析出により得られ。
た無定形炭素を2800℃で加熱処理して生成させる方
法〔ジエー・ギロー(J 、G11lot) ら、カー
ポ:/ (Carbon) 、第6巻、381ページ、
1968年〕がある。しかし、これらの方法はいずれも
生成操作が複雑であるtこめ、工業的製造法としては多
くの難点を有している。
法〔ジエー・ギロー(J 、G11lot) ら、カー
ポ:/ (Carbon) 、第6巻、381ページ、
1968年〕がある。しかし、これらの方法はいずれも
生成操作が複雑であるtこめ、工業的製造法としては多
くの難点を有している。
一方、工業的製造法として、約13nm以下の粒子径を
持つカーボンブラックを2000℃以上で熱処理するこ
とによって、黒鉛ホイスカーを製造する方法がある(特
公昭57−8762号公報)。この方法は簡単な操作で
黒鉛ホイスカーを製造出来る点は非常に優れた方法であ
るが、原料のカーボンブラックは約13nm以下の非常
に小さい粒子径のものを使用しなければならないことと
、このような小さい粒子径のカーポンプ、ラックは必ず
しも安価でない点に難点がある。
持つカーボンブラックを2000℃以上で熱処理するこ
とによって、黒鉛ホイスカーを製造する方法がある(特
公昭57−8762号公報)。この方法は簡単な操作で
黒鉛ホイスカーを製造出来る点は非常に優れた方法であ
るが、原料のカーボンブラックは約13nm以下の非常
に小さい粒子径のものを使用しなければならないことと
、このような小さい粒子径のカーポンプ、ラックは必ず
しも安価でない点に難点がある。
発明の目的
上記の点からみて、黒鉛ホイスカーを生成させる方法は
特公昭57−8782号公報記載の方法が工業的製法と
しては最も優れていると考えられるので、この方法を採
用し、その際、原料カーボンブラックに代わる炭素材を
検索した結果、微細細孔を有する炭素質物質(活性炭)
からも黒鉛ホイスカーを生成させ得ることが判明したの
で、その製造方法を提供することを目的とする。
特公昭57−8782号公報記載の方法が工業的製法と
しては最も優れていると考えられるので、この方法を採
用し、その際、原料カーボンブラックに代わる炭素材を
検索した結果、微細細孔を有する炭素質物質(活性炭)
からも黒鉛ホイスカーを生成させ得ることが判明したの
で、その製造方法を提供することを目的とする。
発明の構成
本発明の製造方法で最も重要な点は活性炭の選択にある
。活性炭の原料は木材、植物果、石炭、重質歴青物、合
成11yIJ等であるが、本発明で用いられるのは木材
や植物果の木質系と石炭系である。
。活性炭の原料は木材、植物果、石炭、重質歴青物、合
成11yIJ等であるが、本発明で用いられるのは木材
や植物果の木質系と石炭系である。
微細細孔を成形させる賦活法には薬品賦活法とガス賦活
法があるが、そのいずれでもよい。また、形状は粉末で
も形成量でもよい。しかし、その比表面積は少なくとも
500rri“78以上であることが必要である。これ
以下でも黒鉛ホイスカーは生成するが、その量は少ない
し、賦活処理しないものは全く生成しない。比表面積が
約5OOm2/g以上のものの平均細孔直径は1.0〜
2. Onmであり、クランストン−インクレイ[Cr
asnton −Inkley (CI) )法によっ
て求められる細孔分布の大部分の細孔ばこの範囲に分布
する。但し、CI法では1、On+a以下の細孔は計算
できない。
法があるが、そのいずれでもよい。また、形状は粉末で
も形成量でもよい。しかし、その比表面積は少なくとも
500rri“78以上であることが必要である。これ
以下でも黒鉛ホイスカーは生成するが、その量は少ない
し、賦活処理しないものは全く生成しない。比表面積が
約5OOm2/g以上のものの平均細孔直径は1.0〜
2. Onmであり、クランストン−インクレイ[Cr
asnton −Inkley (CI) )法によっ
て求められる細孔分布の大部分の細孔ばこの範囲に分布
する。但し、CI法では1、On+a以下の細孔は計算
できない。
これらの活性炭の黒鉛化処理は2800℃以上で行う。
2600℃ではホイスカーはほとんど生成しない。
雰囲気は窒素ガス、アルゴンガス等の非酸化性雰囲気中
であり、常圧、加圧下のいずれでもよい。
であり、常圧、加圧下のいずれでもよい。
また、黒鉛化温度での保持時間を長時間にしても特に生
成量は増加しない。
成量は増加しない。
この黒鉛化処理によって、ホイスカーは活性炭粒子表面
に生成する。生成した本イスカーの直径は1〜2μ議程
度であり、約0.1−0.3μ−のものも存在する。長
さは必ずしも一定でないが、大部分は数μ諷〜数lOμ
墓であり、中には数−に達するものも存在する。走査型
電子顕微鏡で観察した結果を図に示す。第1図は実施例
1、表1中の試料Fの3000℃で処理したもので、第
1図(a)は低倍率で、第′1図(b)は高倍率で観察
したものである。また、第2図は実施例2、表2中のオ
ガクズを塩化亜鉛に含浸し、700℃で賦活したvlt
3000℃で処理したものである。
に生成する。生成した本イスカーの直径は1〜2μ議程
度であり、約0.1−0.3μ−のものも存在する。長
さは必ずしも一定でないが、大部分は数μ諷〜数lOμ
墓であり、中には数−に達するものも存在する。走査型
電子顕微鏡で観察した結果を図に示す。第1図は実施例
1、表1中の試料Fの3000℃で処理したもので、第
1図(a)は低倍率で、第′1図(b)は高倍率で観察
したものである。また、第2図は実施例2、表2中のオ
ガクズを塩化亜鉛に含浸し、700℃で賦活したvlt
3000℃で処理したものである。
今まで知られている黒鉛ホイスカーの構造には大別して
、(A)黒鉛結晶のC軸が本イスカーの長軸方向と同方
向、(B)黒鉛結晶のC軸がホイスカーの長軸方向と垂
直方向、の2つがある。更に、(A)は(A−’1)黒
鉛結晶のC軸がホイスカーの中心軸に対して約20°傾
いて積層しているもの’(eQne−helix) 、
(A −2)黒鉛結晶C軸がホイ表カーの長軸方向に平
行配列し、積層しているもめ(hexBonal 1a
yer)があり、(B)は(B−1)帯状黒鉛結晶がラ
セン状に巻きながら、連続的に積層しているもの(sc
roll 1ayer) 、(B−2)帯状黒鉛結晶が
本イスカーの中心に対して同心円状に巻いているもの(
concentric gircles)がある。
、(A)黒鉛結晶のC軸が本イスカーの長軸方向と同方
向、(B)黒鉛結晶のC軸がホイスカーの長軸方向と垂
直方向、の2つがある。更に、(A)は(A−’1)黒
鉛結晶のC軸がホイスカーの中心軸に対して約20°傾
いて積層しているもの’(eQne−helix) 、
(A −2)黒鉛結晶C軸がホイ表カーの長軸方向に平
行配列し、積層しているもめ(hexBonal 1a
yer)があり、(B)は(B−1)帯状黒鉛結晶がラ
セン状に巻きながら、連続的に積層しているもの(sc
roll 1ayer) 、(B−2)帯状黒鉛結晶が
本イスカーの中心に対して同心円状に巻いているもの(
concentric gircles)がある。
透過型電子顕微鏡観察、マイクロラウェX線回折および
電子線回折による結晶構造解析の結果、第1図に示した
本イスカーは(A−1)に属するもので、これはJ 、
G11lotが名付けた“葉巻形”と同じである。第2
図においても、この“葉巻形”が生成するが、その他に
さらに直径が小さく、かつ長いものが存在する。これは
(B)に属する構造のものである。しかし、(B−1)
と(B−2)の構造は同様の回折パターンを与えるため
、現在の所、このいずれの構造であるかはわからない。
電子線回折による結晶構造解析の結果、第1図に示した
本イスカーは(A−1)に属するもので、これはJ 、
G11lotが名付けた“葉巻形”と同じである。第2
図においても、この“葉巻形”が生成するが、その他に
さらに直径が小さく、かつ長いものが存在する。これは
(B)に属する構造のものである。しかし、(B−1)
と(B−2)の構造は同様の回折パターンを与えるため
、現在の所、このいずれの構造であるかはわからない。
なお、第1図に示した試料中にも第2図に示したのと同
様な(B)に属する構造のホイスカーがわずかではある
が生成している。
様な(B)に属する構造のホイスカーがわずかではある
が生成している。
実施例 1
市販活性炭7種類(木質系5種、石炭系2種)−をタン
マン炉で、アルゴンガスを流しながら平均□昇温速度4
00℃/hrで加熱し、最高温度で30分間保持して黒
鉛化した。
マン炉で、アルゴンガスを流しながら平均□昇温速度4
00℃/hrで加熱し、最高温度で30分間保持して黒
鉛化した。
用いた活性炭の形状、液体窒素温度(77@K)での窒
素ガス吸着による吸着等−S線から求めたBET式によ
る比表面積およびクランストン−インクレイ法による細
孔分布から求めた平均細孔直径を表1に示した。
素ガス吸着による吸着等−S線から求めたBET式によ
る比表面積およびクランストン−インクレイ法による細
孔分布から求めた平均細孔直径を表1に示した。
黒鉛化処理した活性炭は走査型電子顕微鏡(SEM)で
ホイスカーの生成を確認すると共に、これを粉砕後、高
純度シリコンを内部標準として20wt%混合して、x
11回折を行った。炭素の(002)回折線は約20=
26°付近に出現するが、本イスカーが生成していたも
のは2θが約28’ と26.5゜付近に2つの回折線
を与える。約26°の回折線は無定形炭素、すなわち、
ホイスカーにならなかった活性炭に相当し、約2B、5
°のものはホイスカーに相当するので、手振法(炭素材
料研究会、炭素材料入門、184ページ、1975年)
によって実測回折線を補正した後、次式に示したように
約26.5゜の回折線強度(面積)に対する約26°の
それの比をホイスカー生成量とした。
ホイスカーの生成を確認すると共に、これを粉砕後、高
純度シリコンを内部標準として20wt%混合して、x
11回折を行った。炭素の(002)回折線は約20=
26°付近に出現するが、本イスカーが生成していたも
のは2θが約28’ と26.5゜付近に2つの回折線
を与える。約26°の回折線は無定形炭素、すなわち、
ホイスカーにならなかった活性炭に相当し、約2B、5
°のものはホイスカーに相当するので、手振法(炭素材
料研究会、炭素材料入門、184ページ、1975年)
によって実測回折線を補正した後、次式に示したように
約26.5゜の回折線強度(面積)に対する約26°の
それの比をホイスカー生成量とした。
得られた結果を表1に示した。
表1
実施例 2
オガクズを濃厚な塩化亜鉛水溶液に入れ、50℃に加熱
して十分吸収させた。これを電気炉で窒素焼成賦活した
。これをIN−塩酸水溶液に入れ、約1時間煮沸し、ろ
過した。この操作を数回くり返して塩化亜鉛を除去した
。ついで、蒸留水で塩素が検出されなくなるまで洗浄し
た後乾燥した。また、比較のためにオガクズのみを窒素
ガス中、700℃、30分間炭化した。これらの試料の
77@にでの窒素ガス吸着によって求めた比表面積およ
び平均細孔直径を表2に示す。
して十分吸収させた。これを電気炉で窒素焼成賦活した
。これをIN−塩酸水溶液に入れ、約1時間煮沸し、ろ
過した。この操作を数回くり返して塩化亜鉛を除去した
。ついで、蒸留水で塩素が検出されなくなるまで洗浄し
た後乾燥した。また、比較のためにオガクズのみを窒素
ガス中、700℃、30分間炭化した。これらの試料の
77@にでの窒素ガス吸着によって求めた比表面積およ
び平均細孔直径を表2に示す。
これらの試料をタンマン炉を用いて、280G、SEM
による観察、xva回析および電子線回折を測定した。
による観察、xva回析および電子線回折を測定した。
□得られた結果を表2に示した。
塩化亜鉛で賦活したものは第2図に示すようにホイスカ
ーが粒子表面に密生して生成しているが、賦活しなかっ
tこ“ものは本イスカーの生成は認められなかった。
ーが粒子表面に密生して生成しているが、賦活しなかっ
tこ“ものは本イスカーの生成は認められなかった。
表2
第1図および第2図は粒子上に生成しtコホイスカーの
走査型電子顕微蜆写真であり、第1図(b)は第1図(
a)の高倍率で観察したものである。 第 第′2図 一 3使菖 り図 ゛くし ・ 蔓 代
走査型電子顕微蜆写真であり、第1図(b)は第1図(
a)の高倍率で観察したものである。 第 第′2図 一 3使菖 り図 ゛くし ・ 蔓 代
Claims (1)
- 比表面積約500m^2/g以上、平均細孔直径1.0
〜2.0nmの微細細孔を有する炭素質物質を2800
℃以上で熱処理することを特徴とする黒鉛ホイスカーの
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60047752A JPS61205700A (ja) | 1985-03-11 | 1985-03-11 | 黒鉛ホイスカ−の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60047752A JPS61205700A (ja) | 1985-03-11 | 1985-03-11 | 黒鉛ホイスカ−の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61205700A true JPS61205700A (ja) | 1986-09-11 |
JPH031277B2 JPH031277B2 (ja) | 1991-01-10 |
Family
ID=12784089
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60047752A Granted JPS61205700A (ja) | 1985-03-11 | 1985-03-11 | 黒鉛ホイスカ−の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61205700A (ja) |
-
1985
- 1985-03-11 JP JP60047752A patent/JPS61205700A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH031277B2 (ja) | 1991-01-10 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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