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発光性ナノカーボン製造方法および製造装置 新技術説明会

国内特許コード P150012212
整理番号 2013-048
掲載日 2015年8月20日
出願番号 特願2014-053564
公開番号 特開2015-174945
出願日 平成26年3月17日(2014.3.17)
公開日 平成27年10月5日(2015.10.5)
発明者
  • 比江嶋 祐介
  • 脇坂 昭弘
  • 金久保 光央
出願人
  • 国立大学法人金沢大学
  • 国立研究開発法人産業技術総合研究所
発明の名称 発光性ナノカーボン製造方法および製造装置 新技術説明会
発明の概要 【課題】発光特性が異なる発光性ナノカーボンを選択的に合成することができる発光性ナノカーボン製造方法を提供すること。
【解決手段】第1噴霧手段11と第2噴霧手段12から、正に帯電した第1溶液114の正帯電液滴115と負に帯電した第2溶液124の負帯電液滴125とが衝突するように噴霧して、正帯電液滴115と負帯電液滴125とを融合させるマイクロミキシングステップと、生成された液滴20を反応管13内に取り込んで加熱手段14により加熱して、第1溶液114と第2溶液124との反応生成物21から発光性ナノカーボン22を合成する加熱ステップと、発光性ナノカーボン22を液体トラップ15中に回収する回収ステップとを備えた発光性ナノカーボン製造方法において、反応場として機能する液滴20を制御することにより発光特性の異なる発光性ナノカーボン22を選択的に製造することができる。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


発光性ナノカーボン(カーボンドット)は、最近「すす」の中から発見された新規炭素ナノ材料である。発光性ナノカーボンは、グラフェンや他のナノカーボン材料と異なり強い発光性を示す。また、有機分子を炭素源として使用し、半導体量子ドットのように原料に硫化カドミウム(CdS)やセレン化カドミウム(CdSe)など毒性の高いカドミウム化合物やユーロピウムなどの希少金属を使用することはない。このため、毒性の懸念がある半導体量子ドットの代替となりうる新しい発光材料として注目されている。近年さまざまな発光性ナノカーボンの合成法が報告されている。従来の合成法としては、例えば、気相中で合成したすすを化学処理する方法や、液相中の反応を用いて発光性ナノカーボンを合成するバッチ式の方法などがある。
本発明の発明者らは、エレクトロスプレー(静電噴霧)によって合成した極微小液滴間の静電的相互作用を利用するマイクロ反応場形成装置(特許文献1)を用いた、発光性ナノカーボンの合成法について報告している(非特許文献1)。
特許文献1に記載の上記マイクロ反応場形成装置と類似の装置を利用した無機酸化物微粒子粉体の製造方法が報告されている(特許文献2、非特許文献2)。

産業上の利用分野


本発明は、エレクトロスプレーによるマイクロ反応場を利用した発光性ナノカーボン製造方法および製造装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
正に帯電した第1溶液の正帯電液滴と、負に帯電した第2溶液の負帯電液滴とが静電力によって衝突するように噴霧して、前記正帯電液滴と前記負帯電液滴とを融合させるマイクロミキシングステップと、
前記マイクロミキシングステップによって生成された液滴を加熱して、前記第1溶液と前記第2溶液との反応生成物から発光性ナノカーボンを合成する加熱ステップと、
前記発光性ナノカーボンを回収する回収ステップとを備えており、
前記反応生成物の反応場として機能する前記液滴を制御することにより、前記発光性ナノカーボンの発光特性を制御する発光性ナノカーボン製造方法。

【請求項2】
前記マイクロミキシングステップによって生成される前記液滴の形状を制御することにより、前記発光性ナノカーボンの発光特性を制御する請求項1に記載の発光性ナノカーボン製造方法。

【請求項3】
前記液滴の制御が、前記マイクロミキシングステップにおいて噴霧される前記第1溶液および前記第2溶液の送液流量を調整することによってなされる請求項2に記載の発光性ナノカーボン製造方法。

【請求項4】
前記送液流量を20(μL/分)以下の範囲内で調整する請求項3に記載の発光性ナノカーボン製造方法。

【請求項5】
前記液滴の制御が、前記マイクロミキシングステップにおいて前記第1溶液および前記第2溶液を帯電させるために印加される印加電圧を調整することによりなされる請求項2に記載の発光性ナノカーボン製造方法。

【請求項6】
前記回収ステップが、前記発光性ナノカーボンを液体中に回収するものである請求項1~5のいずれか1項に記載の発光性ナノカーボン製造方法。

【請求項7】
前記第1溶液および前記第2溶液が、酸溶液および塩基溶液の組合せよりなる請求項1~6のいずれか1項に記載の発光性ナノカーボン製造方法。

【請求項8】
前記酸溶液がクエン酸溶液であり、前記塩基溶液がエチレンジアミン溶液である請求項7に記載の発光性ナノカーボン製造方法。

【請求項9】
正に帯電した第1溶液の正帯電液滴を噴霧する第1噴霧手段と、
負に帯電した第2溶液の負帯電液滴を噴霧する第2噴霧手段と、
前記正帯電液滴と前記負帯電液滴とを融合させた液滴を内部に取り込み可能な反応管と、
前記反応管を加熱して前記反応管中の前記液滴中の前記第1溶液と前記第2溶液との反応生成物から発光性ナノカーボンを合成する加熱手段と、
前記発光性ナノカーボンを回収する回収手段と、
前記液滴を制御する液滴制御手段と、
を備えている発光性ナノカーボン製造装置。

【請求項10】
前記液滴制御手段が、前記第1噴霧手段および前記第2噴霧手段への前記第1溶液および前記第2溶液の送液流量を変化させる送液流量調整手段である請求項9に記載の発光性ナノカーボン製造装置。

【請求項11】
前記回収手段が液体トラップである請求項9または10に記載の発光性ナノカーボン製造装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
(有)金沢大学ティ・エル・オーは、金沢大学の研究者の出願特許を産業界へ技術移転することを主目的として、金沢大学の教官の出資により設立された技術移転機関です。
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なお、既に活用のお申し込み・お打合わせ等の段階に入っている場合もございますので、予めご承知おきください。


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