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カーボンナノチューブの製造方法 UPDATE コモンズ

国内特許コード P150011229
掲載日 2015年1月29日
出願番号 特願2013-503617
登録番号 特許第6086387号
出願日 平成24年3月8日(2012.3.8)
登録日 平成29年2月10日(2017.2.10)
国際出願番号 JP2012056033
国際公開番号 WO2012121354
国際出願日 平成24年3月8日(2012.3.8)
国際公開日 平成24年9月13日(2012.9.13)
優先権データ
  • 特願2011-050398 (2011.3.8) JP
発明者
  • 伊丹 健一郎
  • 瀬川 泰知
  • 篠原 久典
  • 北浦 良
出願人
  • 国立大学法人名古屋大学
発明の名称 カーボンナノチューブの製造方法 UPDATE コモンズ
発明の概要 複数の芳香族環が連結してなる環状化合物を炭素源と反応させることにより、所望の直径を有するカーボンナノチューブ(CNT)を選択的に製造する。上記反応は、気体状の炭素源を供給して減圧下で加熱して反応させることが好ましい。また、前記複数の芳香族環が連結してなる環状化合物は、複数の2価の芳香族炭化水素基が連結してなる環状化合物であることが好ましく、シクロパラフェニレン化合物、シクロパラフェニレン化合物の少なくとも1個のフェニレン基がナフチレン基等の縮合環基で置換された修飾シクロパラフェニレン化合物であることが好ましい。
従来技術、競合技術の概要



従来、炭素原子を含むナノ構造体としては、2次元のグラフェンシートを筒状に巻いた構造を有するカーボンナノチューブが知られている。





カーボンナノチューブは、高い導電性、高い機械的強度、優れた弾性、耐熱性、軽さ等の性質を有していることから、化学分野、電子工学分野、生命科学分野等の様々な分野への応用が期待されている。





カーボンナノチューブの製造方法としては、例えば、アーク放電法、レーザー・ファネス法及び化学気相成長法(CVD法)等が知られている。しかし、これらの製造方法では、チューブの径や長さの制御が困難であり、様々な径と長さを有するカーボンナノチューブの混合物でしか得られないという問題がある。カーボンナノチューブは上記の用途に用いる場合その物性が均質であることが望まれるため、所望の化学構造を有するカーボンナノチューブを選択的に製造する方法が強く求められている。





近年、カーボンナノチューブの最小の構成単位である、シクロパラフェニレン化合物の研究が報告されている。





例えば、非特許文献1には、1,4-ジヨードベンゼン及びベンゾキノンを原料に用いて、9、12又は18個のベンゼン環が連なった輪状構造を有するシクロパラフェニレン化合物を混合物として製造する方法が記載されている。





非特許文献2及び3には、1,4-シクロヘキサンジオンと1,4-ジヨードベンゼンとを用いて、規則的にベンゼン環が12個連なった輪状構造を有するシクロパラフェニレン化合物を製造する方法が記載されている。





非特許文献4には、正方形のビフェニレン白金錯体を臭素で還元的脱離して規則的にベンゼン環が8個連なった輪状構造を有するシクロパラフェニレン化合物を製造する方法が記載されている。





上記非特許文献に開示されているシクロパラフェニレン化合物は、複数のフェニレン基が単結合で連結した輪状の化学構造を有し、アームチェア型の単層カーボンナノチューブ(CNT)の最小の構成単位として興味深い物性を有している。

産業上の利用分野



本発明は、複数の芳香環が連結しπ電子共役系を保持してなる環状化合物をテンプレートに用いて、カーボンナノチューブ(CNT)を製造する方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
複数の芳香族環が連結してなる環状化合物に炭素源を反応させることを特徴とするカーボンナノチューブの製造方法であって、前記反応が、触媒を使用することなく、気体状の炭素源を供給しながら、10-4~10Paの圧力下で400~1200℃で加熱処理して化学気相成長させる、製造方法。

【請求項2】
前記複数の芳香族環が連結してなる環状化合物が、複数の2価の芳香族炭化水素基が連結してなる環状化合物(カーボンナノリング)である、請求項1に記載の製造方法。

【請求項3】
前記複数の2価の芳香族炭化水素基が連結してなる環状化合物(カーボンナノリング)が、シクロパラフェニレン化合物、又は当該シクロパラフェニレン化合物の少なくとも1個のフェニレン基が2価の縮合多環芳香族炭化水素基で置換された修飾シクロパラフェニレン化合物である、請求項2に記載の製造方法。

【請求項4】
前記複数の2価の芳香族炭化水素基が連結してなる環状化合物(カーボンナノリング)が、一般式(1):
【化1】


(式中、aは6以上の整数を示す。)
で表されるシクロパラフェニレン化合物、又は、当該一般式(1)で表されるシクロパラフェニレン化合物の少なくとも1個のフェニレン基が、一般式(2):
【化2】


(式中、bは1以上の整数を示す。)
で表される基で置換された修飾シクロパラフェニレン化合物である、請求項3に記載の製造方法。

【請求項5】
前記シクロパラフェニレン化合物が、一般式(1)におけるaが6~100の整数である化合物である、請求項4に記載の製造方法。

【請求項6】
前記複数の2価の芳香族炭化水素基が連結してなる環状化合物(カーボンナノリング)が、一般式(1)で表されるシクロパラフェニレン化合物である、請求項4又は5に記載の製造方法。

【請求項7】
前記複数の2価の芳香族炭化水素基が連結してなる環状化合物(カーボンナノリング)が、一般式(3):
【化3】


(式中、Rは同じか又は異なり、それぞれフェニレン基又は2価の縮合多環芳香族炭化水素基;Rは同じか又は異なり、それぞれフェニレン基又は2価の縮合多環芳香族炭化水素基;mは同じか又は異なり、それぞれ0以上の整数;nは同じか又は異なり、それぞれ1以上の整数を示す。)
で表される環状化合物、一般式(4):
【化4】


(式中、dは1以上の整数を示す。)
で表される環状化合物、又は一般式(13):
【化5】


[式中、Rは同じか又は異なり、それぞれフェニレン基又は2価の縮合多環芳香族炭化水素基;lは10、11又は13である。]
で示される環状化合物である、請求項2に記載の製造方法。

【請求項8】
前記炭素源が、炭化水素化合物、アルコール化合物、エーテル化合物及びエステル化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1~7のいずれかに記載の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013503617thum.jpg
出願権利状態 登録
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