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SHEET OF COAXIAL CARBON NANOTUBES AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME

Patent code P07A010595
File No. NI0500008
Posted date Oct 4, 2007
Application number P2005-162333
Publication number P2006-335604A
Patent number P4747295
Date of filing Jun 2, 2005
Date of publication of application Dec 14, 2006
Date of registration May 27, 2011
Inventor
  • (In Japanese)遠藤 守信
  • (In Japanese)金 隆岩
  • (In Japanese)林 卓哉
  • (In Japanese)村松 寛之
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人信州大学
Title SHEET OF COAXIAL CARBON NANOTUBES AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a sheet of high purity coaxial carbon nanotubes.
SOLUTION: A method for manufacturing the sheet of the high purity coaxial carbon nanotubes includes: a vapor deposition process comprising arranging a promoter for promoting the deposition of carbon nanotubes and a main catalyst required to deposit the carbon nanotubes in a low temperature area and a high temperature area of 800-1,000°C, respectively, then sending a mixed gas of a hydrocarbon gas and an inert gas from the low temperature area side to the high temperature area side, and depositing solid-like deposits from a vapor phase; a purifying process for enhancing the purity of coaxial carbon nanotubes by removing deposits except the coaxial carbon nanotubes and the catalyst by subjecting the deposits obtained in the vapor deposition process to an oxidation treatment and a dissolving treatment using an acid; and a sheet forming process for forming the deposit containing the coaxial carbon nanotubes as a main material into a sheet-like shape. The purifying process includes the oxidation treatment for heating the deposits at a temperature of 400-600°C in an oxidizing atmosphere and the dissolving treatment for subjecting the deposits to an acid treatment using the acid at 70-150°C.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


カーボンナノチューブは、グラフェンシートを円筒状に丸めた高アスペクト比を有する中空状の極細炭素繊維であり、その優れた熱伝導性、電気伝導性、機械的強度を利用し、次世代壁掛けテレビと目されているFED(Field Emission Display)の電子源材料、リチウム電池の負極材、水素等のガス貯蔵材料、複合樹脂材料等の新素材への応用が期待されている。



カーボンナノチューブは、一枚のグラフェンシートのみを円筒状に丸めた形態を有する単層カーボンナノチューブ(Single-Walled Carbon Nano Tube: SWCNT)と、複数のグラフェンシートをそれぞれ異なる径の円筒形状に丸めて、互いに入れ子状に挿入した形態を持つ多層カーボンナノチューブ(Multi-Walled Carbon Nano Tube: MWCNT)とに大別される。一般的に、SWCNTは、欠陥が少なく、高温強度に優れている。また、SWCNTは、六角網目構造の配列の仕方により、金属あるいは半導体としての電気的性質を持つことが知られている。このため、SWCNTは、量子的な応用への用途が有望視されており、トランジスタのような電子デバイス材料として期待されている。一方、MWCNTは、主に、電池の負極材および複合樹脂材料への応用が期待されている。



ところで、MWCNTの一例である二層カーボンナノチューブ(Double-Walled Carbon Nano Tube: DWCNT)は、その同心状の2層構造からSWCNTとMWCNTの両サイドから見て理想物質と目され、特に電子的、力学的性質において高い機能性が期待され、高純度のDWCNTが特性解明および応用開拓の鍵になると考えられる。このようなDWCNTの製造方法としては、例えば、アーク放電を利用した方法が知られている(特許文献1参照。)。また、アーク放電以外の製造方法としては、所定温度下の触媒上に炭化水素を含む気体を流す化学気相析出法を利用する方法も知られている(特許文献2参照。)。



【特許文献1】
特開2003-34515号公報(請求項2等)
【特許文献2】
特開2004-277241号公報(段落番号0034等)

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、カーボンナノチューブから構成される同軸カーボンナノチューブシートの製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
800~1000℃の高温領域に、酸化マグネシウム粒子の表面に鉄クラスタを分散さ
せた形態の主触媒を、当該高温領域よりも温度の低い低温領域に、アルミナ粒子の表面に
モリブデンクラスタを分散させた形態の助触媒を、それぞれ配置して、炭化水素ガスと不
活性ガスとの混合ガスを上記低温領域側から上記高温領域側へと送り、気相から固体状の
析出物を製造する気相析出工程と、
上記気相析出工程にて得られた析出物に対して酸化および酸を用いた溶解処理を繰り返
して、同軸二層カーボンナノチューブ以外の析出物および触媒を除去して、上記同軸二層
カーボンナノチューブの割合を高める精製工程と、
上記精製工程後に、最内層の径が0.76~0.98nmの同軸二層カーボンナノチュ
ーブを主として含む上記同軸二層カーボンナノチューブをシート形状とするシート形成工
程と、
を有し、
上記精製工程は、酸化雰囲気にて450~550℃の温度で加熱する酸化処理と、酸を
用いて70~150℃の温度にて処理を行う溶解処理とを含む工程とし、
上記シート形成工程は、アルコール溶媒中に、バインダーレスにて上記同軸二層カーボ
ンナノチューブを分散させ、それをろ過してろ紙上にシートを形成する工程とすることを
特徴とする同軸カーボンナノチューブシートの製造方法。

【請求項2】
 
前記気相析出工程に先立ち、前記主触媒を調整する触媒調整工程を含み、
その触媒調整工程は、鉄を含む触媒とマグネシウムを含む触媒担体とを溶媒中で200℃
以下の温度にて予備加熱して上記溶媒を揮発させた後に、400~600℃の温度で加熱
する工程であることを特徴とする請求項1記載の同軸カーボンナノチューブシートの製造
方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005162333thum.jpg
State of application right Registered
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