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カーボンナノホーン担持体とカーボンナノチューブの合成方法

国内特許コード P110004152
整理番号 B39-06WO
掲載日 2011年7月7日
出願番号 特願2007-556855
登録番号 特許第5106123号
出願日 平成19年1月30日(2007.1.30)
登録日 平成24年10月12日(2012.10.12)
国際出願番号 JP2007051438
国際公開番号 WO2007088829
国際出願日 平成19年1月30日(2007.1.30)
国際公開日 平成19年8月9日(2007.8.9)
優先権データ
  • 特願2006-023800 (2006.1.31) JP
発明者
  • 飯島 澄男
  • 湯田坂 雅子
  • 宮脇 仁
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 日本電気株式会社
発明の名称 カーボンナノホーン担持体とカーボンナノチューブの合成方法
発明の概要
カーボンナノチューブ生成用の触媒金属もしくはその化合物がカーボンナノホーンに内包もしくは外壁担持されている化学気相堆積法(CVD)によるカーボンナノチューブ生成用のカーボンナノホーン担持体を構成し、これを用いたCVD反応によりカーボンナノチューブを合成する。非炭素系の担体を使用することなく、カーボンナノチューブの回収精製が容易であって、その長さの制御も可能とされる、カーボンナノチューブ合成のための新しい技術手段を提供する。
従来技術、競合技術の概要


従来、カーボンナノチューブ(NT)の化学気相堆積法:CVD法による作製においては、Fe、Ni、Co、Pt、W、Mo等の金属触媒担持体としてSi、SiO、MgO、Alなどが用いられている。また、炭素源としては、メタン、エタン、アセチレン、ベンゼン、アルコール等の有機物ガスあるいはCOガス等が用いられている。これらの触媒の存在下に、炭素源化合物を用いて高温加熱し、CVD反応によって単層カーボンナノチューブ(SWNT)を合成している。



しかしながら、この従来の方法においては、触媒担持体が炭素以外の無機物であったため(たとえば特許文献1および2を参照)、ナノチューブ生成後、担持体の除去が必要であった。このため、カーボンナノチューブの回収精製には負担となって実用上の大きな問題となっていた。



また、従来のCVD法においてはカーボンナノチューブの長さを制御することが難しいという問題があった。
【特許文献1】
特表2005-532976号公報
【特許文献2】
特開2005-126323号公報

産業上の利用分野


本発明は、カーボンナノチューブの新しい合成法を可能とする触媒担持カーボンナノホーン(NHs)とこれを用いたカーボンナノチューブ(NT)の合成方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】 カーボンナノチューブ生成用の触媒金属もしくはその化合物がカーボンナノホーンに内包もしくはカーボンナノホーンの外壁に担持されていることを特徴とする化学気相堆積法によるカーボンナノチューブ生成用のカーボンナノホーン担持体。
【請求項2】 触媒金属もしくはその化合物は、Fe、Ni、Co、Pt、Mo、W、Mgおよびこれらの合金並びにこれらの化合物のうちの1種または2種以上であることを特徴とする請求項1のカーボンナノホーン担持体。
【請求項3】 化合物が無機酸塩、有機酸塩、錯体および有機金属化合物のいずれかの形態であることを特徴とする請求項2のカーボンナノホーン担持体。
【請求項4】 カーボンナノホーンは、側部および頂部の少なくともいずれかに開孔を有していることを特徴とする請求項1から3のいずれかのカーボンナノホーン担持体。
【請求項5】 カーボンナノチューブ生成用の触媒金属もしくはその化合物とカーボンナノチューブ炭素源化合物とがカーボンナノホーンに内包もしくはカーボンナノホーンの外壁に担持されていることを特徴とする化学気相堆積法によるカーボンナノチューブ生成用のカーボンナノホーン担持体。
【請求項6】 触媒金属もしくはその化合物は、Fe、Ni、Co、Pt、Mo、W、Mgおよびこれらの合金並びにこれらの化合物のうちの1種または2種以上であることを特徴とする請求項5のカーボンナノホーン担持体。
【請求項7】 化合物が無機酸塩、有機酸塩、錯体および有機金属化合物のいずれかの形態であることを特徴とする請求項6のカーボンナノホーン担持体。
【請求項8】 炭素源化合物は、フラーレン、フタロシアニンおよび低蒸気圧炭素化合物のうちの1種または2種以上であることを特徴とする請求項5から7のいずれかのカーボンナノホーン担持体。
【請求項9】 カーボンナノホーンは、側部および頂部の少なくともいずれかに開孔を有していることを特徴とする請求項5から8のうちのいずれかのカーボンナノホーン担持体。
【請求項10】 請求項1から4のいずれかのカーボンナノホーン担持体の存在下に、炭素源化合物を用いて、不活性ガスもしくは不活性ガスと水素との混合ガス雰囲気中において、500~1200℃の温度範囲で化学気相堆積反応させてカーボンナノチューブを生成させることを特徴とするカーボンナノチューブの合成方法。
【請求項11】 請求項5から9のいずれかのカーボンナノホーン担持体の存在下に、不活性ガスもしくは不活性ガスと水素との混合ガス雰囲気中において、500~1200℃の温度範囲で化学気相堆積反応させてカーボンナノチューブを生成させることを特徴とするカーボンナノチューブの合成方法。
【請求項12】 炭素源化合物を共存させることを特徴とする請求項11のカーボンナノチューブの合成方法。
【請求項13】 カーボンナノホーンに内包もしくは外壁に担持させる炭素源化合物の形態を異ならせることにより、得られるカーボンナノチューブの長さを制御することを特徴とする請求項11または12のカーボンナノチューブの合成方法。
【請求項14】 炭素源化合物の形態が固形であることを特徴とする請求項13のカーボンナノチューブの合成方法。
【請求項15】 触媒金属あるいはその化合物の種類を異ならせることにより、得られるカーボンナノチューブの層数を制御することを特徴とする請求項10から14のいずれかのカーボンナノチューブの合成方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007556855thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) SORST 平成14年度採択課題
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