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POT-TYPE NANO CARBON MATERIAL AND PRODUCTION METHOD THEREFOR

Foreign code F160008701
File No. (S2014-1297-N0)
Posted date Mar 30, 2016
Country WIPO
International application number 2015JP072436
International publication number WO 2016017827
Date of international filing Jul 31, 2015
Date of international publication Feb 4, 2016
Priority data
  • P2014-156523 (Jul 31, 2014) JP
Title POT-TYPE NANO CARBON MATERIAL AND PRODUCTION METHOD THEREFOR
Abstract The present invention provides a novel nano carbon material. A carbon nano pot is formed by connecting a plurality of pot-type nano carbon elements which include: a bottom part 1a comprising a multi-layer graphene layer; a tapered reduced-diameter hollow cylinder part 1b for which the number of layers in a graphene layer is less than the bottom part 1a and the diameter of which gradually becomes smaller; a widened hollow neck part 1c for which the number of layers in a graphene layer is less than the tapered reduced-diameter hollow cylinder part 1b and the diameter of which is large but smaller than the diameter of the bottom part 1a; and a tip opening part 1d of the widened hollow neck part 1c. In the carbon nano pot, the bottom part 1a and tip opening part 1d of adjacent pot-type nano carbon elements are connected.
Scope of claims (In Japanese)[請求項1]
多層グラフェン層からなる底部と、当該底部よりもグラフェン層の積層数が少なく且つ直径が徐々に小さくなるテーパード縮径中空胴部と、先端開口部と、を有し、当該底部の最大直径と全長とのアスペクト比が4以上であるポット型ナノカーボン。
[請求項2]
前記テーパード縮径中空胴部は、縮径率が異なる2以上の領域を含む、請求項1に記載のポット型ナノカーボン。
[請求項3]
前記テーパード縮径中空胴部と前記先端開口部との間に、前記テーパード縮径中空胴部よりもグラフェン層の積層数が少なく且つ直径が大きいが前記底部の直径よりは小さい直径の拡幅中空首部をさらに有する、請求項1又は2に記載のポット型ナノカーボン。
[請求項4]
請求項1~3のいずれかに記載のポット型ナノカーボンが複数連結してなり、
隣接するポット型ナノカーボンの底部と先端開口部とが連結しているカーボンナノポット。
[請求項5]
炭素源となる有機液体を充填する液体槽と、
当該液体槽内に昇降可能に取り付けられており、底部から有機液体が導入されるように設けられている液体連通部、当該液体連通部から導入された有機液体と直接接触しない位置に触媒担持基板を脱着可能に取り付ける基板支持手段、及び当該基板支持手段の周囲に気体を充填させる空間を具備する反応室と、
当該反応室内に設置された触媒担持基板を加熱する加熱装置と、
当該反応室内の空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、を有するカーボンナノ材料製造装置を用いて、
当該反応室内に触媒担持基板を取り付けた後、当該反応室内の空間に不活性ガスを供給しながら、当該反応室を当該液体槽内の有機液体中に沈めて、当該液体連通部から有機液体を当該反応室内に導入し、有機液体からカーボンを含むガスを当該反応室内の空間に蒸散させて、当該触媒担持基板上でカーボンナノ材料を成長させる方法であって、
当該触媒担持基板は、基板上に担持されている触媒分散ナノシートを含み、
当該触媒担持基板を750~950℃に加熱して、触媒担持基板上に堆積したナノカーボンを成長させ、請求項4に記載のカーボンナノポットを得ることを特徴とする、カーボンナノポットの製造方法。
[請求項6]
炭素源となる有機液体を充填する液体槽と、
当該液体槽内に昇降可能に取り付けられており、底部から有機液体が導入されるように設けられている液体連通部、当該液体連通部から導入された有機液体と直接接触しない位置に触媒担持基板を脱着可能に取り付ける基板支持手段、及び当該基板支持手段の周囲に気体を充填させる空間を具備する反応室と、
当該反応室内に設置された触媒担持基板を加熱する加熱装置と、
当該反応室内の空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、を有するカーボンナノ材料製造装置を用いて、
当該反応室内に触媒担持基板を取り付けた後、当該反応室内の空間に不活性ガスを供給しながら、当該反応室を当該液体槽内の有機液体中に沈めて、当該液体連通部から有機液体を当該反応室内に導入し、有機液体からカーボンを含むガスを当該反応室内の空間に蒸散させて、当該触媒担持基板上でカーボンナノ材料を成長させる方法であって、
当該触媒担持基板は、基板上に担持されている触媒分散ナノシートを含み、
当該触媒担持基板を750~950℃に加熱して、触媒担持基板上に堆積したナノカーボンを成長させ、
当該ナノカーボンを成長させた前記触媒担持基板を有機溶媒中に浸漬させて、隣接するポット型ナノカーボンの連結部を分離させて、請求項1~3のいずれかに記載の単離したポット型ナノカーボンを得ることを特徴とする、ポット型ナノカーボンの製造方法。
[請求項7]
炭素源となる有機液体を充填する液体槽と、
当該液体槽内に昇降可能に取り付けられており、底部から有機液体が導入されるように設けられている液体連通部、当該液体連通部から導入された有機液体と直接接触しない位置に触媒担持基板を脱着可能に取り付ける基板支持手段、及び当該基板支持手段の周囲に気体を充填させる空間を具備する反応室と、
当該反応室内に設置された触媒担持基板を加熱する加熱装置と、
当該反応室内の空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、を有するカーボンナノ材料製造装置を用いて、
当該反応室内に触媒担持基板を取り付けた後、当該反応室内の空間に不活性ガスを供給しながら、当該反応室を当該液体槽内の有機液体中に沈めて、当該液体連通部から有機液体を当該反応室内に導入し、有機液体からカーボンを含むガスを当該反応室内の空間に蒸散させて、当該触媒担持基板上でカーボンナノ材料を成長させる方法であって、
当該触媒担持基板は、基板上に担持されている触媒分散ナノシートを含み、
当該触媒担持基板を750~950℃に加熱して、触媒担持基板上に堆積したナノカーボンを成長させて、多層グラフェン層からなる底部と、当該底部よりもグラフェン層の積層数が少なく且つ直径が徐々に小さくなり且つ縮径率が異なる2以上の領域を含むテーパード縮径中空胴部と、先端開口部と、を有し、当該底部の最大直径と全長とのアスペクト比が4以上であるポット型ナノカーボンが連結しているカーボンナノポットを成長させ、
当該カーボンナノポットが成長した前記触媒担持基板を有機溶媒中に浸漬させて、ポット型ナノカーボンのテーパード縮径中空胴部の縮径率が変化する部位で切断して、多層グラフェン層からなる底部及び当該底部よりもグラフェン層の積層数が少なく且つ直径が徐々に小さくなるテーパード縮径中空胴部を有するポット型ナノカーボンを単離することを含む、ポット型ナノカーボンの製造方法。
[請求項8]
炭素源となる有機液体を充填する液体槽と、
当該液体槽内に昇降可能に取り付けられており、底部から有機液体が導入されるように設けられている液体連通部、当該液体連通部から導入された有機液体と直接接触しない位置に触媒担持基板を脱着可能に取り付ける基板支持手段、及び当該基板支持手段の周囲に気体を充填させる空間を具備する反応室と、
当該反応室内に設置された触媒担持基板を加熱する加熱装置と、
当該反応室内の空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、を有するカーボンナノ材料製造装置を用いて、
当該反応室内に触媒担持基板を取り付けた後、当該反応室内の空間に不活性ガスを供給しながら、当該反応室を当該液体槽内の有機液体中に沈めて、当該液体連通部から有機液体を当該反応室内に導入し、有機液体からカーボンを含むガスを当該反応室内の空間に蒸散させて、当該触媒担持基板上でカーボンナノ材料を成長させる方法であって、
当該触媒担持基板は、基板上に担持されている触媒分散ナノシートを含み、
当該触媒担持基板を750~950℃に加熱して、触媒担持基板上に堆積したカーボンを成長させて、多層グラフェン層からなる底部と、当該底部よりもグラフェン層の積層数が少なく且つ直径が徐々に小さくなるテーパード縮径中空胴部と、当該テーパード縮径中空胴部よりもグラフェン層の積層数が少なく且つ直径が大きいが当該底部の直径よりは小さい直径の拡幅中空首部と、先端開口部と、を有し、当該底部の最大直径と全長とのアスペクト比が4以上であるポット型ナノカーボンが連結しているカーボンナノポットを成長させ、
当該カーボンナノポットが成長した前記触媒担持基板を有機溶媒中に浸漬させて、ポット型ナノカーボンのテーパード縮径中空胴部と拡幅中空首部との切り替え部位で切断して、多層グラフェン層からなる底部及び当該底部よりもグラフェン層の積層数が少なく且つ直径が徐々に小さくなるテーパード縮径中空胴部を有するポット型ナノカーボンを単離することを含む、ポット型ナノカーボンの製造方法。
[請求項9]
前記触媒担持基板は、酸化グラフェン、グラフェン、h-窒化ホウ素、酸化ルテニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化タリウム、チタン酸バリウム、硫化モリブデン、硫化スズ、硫化タングステン、硫化タリウム、硫化ニオブ、テルル化モリブデン、及びこれらを組み合わせた混晶から選択される分散媒を含むナノシートに触媒が分散されてなる触媒分散ナノシートを基板に塗布して形成することを特徴とする、請求項5~8のいずれかに記載の方法。
[請求項10]
前記触媒担持基板は、前記触媒分散ナノシートを基板に塗布した後に紫外線照射することにより形成されることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
[請求項11]
前記触媒は、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Pt、Pd、Rh、Ir、Y、La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Lu又はこれらの組み合わせから選択される元素を含むことを特徴とする請求項9又は10に記載の方法。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION KUMAMOTO UNIVERSITY
  • Inventor
  • YOKOI HIROYUKI
  • MATSUMOTO YASUMICHI
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JP KE KG KN KP KR KZ LA LC LK LR LS LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG
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