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単層カーボンナノチューブの製造法 コモンズ

国内特許コード P110002978
整理番号 Y01-P561
掲載日 2011年6月9日
出願番号 特願2002-080729
公開番号 特開2003-277032
登録番号 特許第3650076号
出願日 平成14年3月22日(2002.3.22)
公開日 平成15年10月2日(2003.10.2)
登録日 平成17年2月25日(2005.2.25)
発明者
  • 安藤 義則
  • 趙 新洛
  • 井上 栄
  • 鈴木 智子
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 単層カーボンナノチューブの製造法 コモンズ
発明の概要 【目的】 機械的・化学的強度に優れた単層カーボンナノチューブを高収率で製造する。
【構成】 H2,Arの混合ガス雰囲気中でFe単体を触媒としてグラファイト棒に配合した陽極13と陰極14との間にアーク放電を発生させる。アーク放電により陽極13からカーボンを蒸発させ、単層カーボンナノチューブを含む綿状堆積物Dとして陰極14又は真空チャンバ11内壁に堆積させる。綿状堆積物Dを熱処理,酸処理することにより、機械的・化学的強度の高い単層カーボンナノチューブが得られる。
従来技術、競合技術の概要


カーボンナノチューブは、結晶学的構造及び直径に応じて電気的特性が半導体的又は金属的に変わることから高機能材料として注目されている。カーボンナノチューブには、筒状に巻かれたグラフェンシートが等間隔で2層以上重なった多層カーボンナノチューブと、1層だけの単層カーボンナノチューブがある。単層カーボンナノチューブは、多層カーボンナノチューブに比較して直径が小さなため量子効果が期待され、物性的な興味がもたれている。
カーボンナノチューブの作製にはアーク放電,レーザ蒸発法,CVD法等があるが、量産化にはCVD法が、結晶性向上にはアーク放電が適している。直流アーク放電で単層カーボンナノチューブを作製する場合、金属触媒を混合したグラファイト棒を陽極に用い、アーク熱でグラファイト棒を蒸発させる。蒸発したグラファイトは、電極の周りから容器の内部全体にわたって蜘蛛の巣状に張り巡らされた綿状煤として生成される。この綿状煤に単層カーボンナノチューブが含まれている。



本発明者等は、単層カーボンナノチューブを含む綿状煤が大量にできる作製条件を種々調査・検討し、Ni-Y触媒を含む陽極及び陰極を30度の鋭角で配置させることが有効であることを報告した(「材料」第50巻第7号第357~360頁)。鋭角配置した陽極,陰極の間で放電させると、発生したアークプラズマが陰極に沿った方向にジェット流となって吹き出し、アークプラズマの中で作製された単層カーボンナノチューブが綿状煤となって容器内に蜘蛛の巣状に堆積する。しかも、陰極堆積物がアークプラズマで吹き飛ばされるため、最後まで陰極に付着して堆積する量は通常のアーク法に比較すると遥かに少なくなり、単層カーボンナノチューブを含む綿状煤が多量に作製される。

産業上の利用分野


本発明は、機能性材料として有望な単層カーボンナノチューブを高収率で製造する方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
Ar:20~80体積%のH2-Arの混合ガス雰囲気中でFe単体を触媒としてグラファイト棒に配合した陽極と陰極との間にアーク放電を発生させ、陽極からカーボンを蒸発させ、単層カーボンナノチューブを含む綿状堆積物として陰極と真空チャンバ内壁を結ぶ空間に堆積させることを特徴とする単層カーボンナノチューブの製造法。

【請求項2】
粒径10nm以下のFe微粒子を触媒として使用する請求項1記載の製造法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2002080729thum.jpg
出願権利状態 登録
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