JP2000084398A - 大気圧プラズマによる有機薄膜へのco2 固定化方法と 大気圧プラズマ発生装置 - Google Patents

大気圧プラズマによる有機薄膜へのco2 固定化方法と 大気圧プラズマ発生装置

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JP2000084398A
JP2000084398A JP10279468A JP27946898A JP2000084398A JP 2000084398 A JP2000084398 A JP 2000084398A JP 10279468 A JP10279468 A JP 10279468A JP 27946898 A JP27946898 A JP 27946898A JP 2000084398 A JP2000084398 A JP 2000084398A
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atmospheric pressure
thin film
organic thin
plasma
gas
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Hideomi Koinuma
秀臣 鯉沼
Yoshiyuki Koide
美幸 小出
Toshio Naito
壽夫 内藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 機能性材料等へのCO2 の固定化利用を可能
とし、またプラズマ技術の高度化を図る。 【解決手段】 大気圧グロー放電下で低温プラズマによ
りCO2 ガスと炭化水素ガスとから有機薄膜を成膜して
CO2 を有機薄膜中に固定化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、大気圧プ
ラズマによる有機薄膜へのCO2 固定化方法と大気圧プ
ラズマ発生装置とに関するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】近年の地球環境問題、とりわ
け地球温暖化問題への世界的な関心の高まりと政策的対
応の進展にともなって、CO2 (二酸化炭素)を有益な
物質状態に変換固定し、炭素源として再利用を図る試み
が進められている。このようなCO2 の変換、固定のた
めの一手段としてプラズマプロセスが検討されている。
このプラズマプロセスは、CO2 を再利用するために、
一酸化炭素(CO)に還元することが主たる目的とされ
ている。
【0003】しかしながら、これまで検討されているプ
ラズマプロセスは、多くの場合、アーク放電プラズマ等
のいわゆる高温プラズマであって、その設備面の負担が
大きく、しかもCO2 を産業社会的に有用な機能材料を
創製するとの目的には適さないものであった。このた
め、CO2 の変換、固定化へのプラズマプロセスの利用
については、より付加価値の高い機能材料へ利用すると
の観点からは抜本的に再検討されねばならない状況にあ
った。
【0004】一方、プラズマプロセスとしては、前記の
ような高温プラズマ技術とともに、低温グロー放電プラ
ズマ技術がよく知られている。この技術による物質表面
の修飾や改質は工業的に広く行われており、たとえば半
導体や薄膜太陽電池の製造、エッチングやクリーニン
グ、印刷、塗装、接着性の改善等としてその産業的応用
は数多く例示することができる。
【0005】ただ、従来の低温プラズマ方法は、真空チ
ャンバー等において、減圧(数L−10から0.01程
度)下の放電を利用していることから、真空装置が必要
となり、大型物品や大量の処理には適さず、しかも揮発
性物質を含有する高分子材等の処理も難しいという技術
上、経済上の制約があった。低温プラズマという放電に
よるドライ処理は、湿式処理のように有機溶剤や化学物
質の使用を削減することができることや、対象物品等の
熱による劣化、分解を抑えて精密処理ができるという点
で時代の要求に適合する方法であるが、真空減圧下で行
われるとの制約に起因する前記のような問題が避けられ
なかった。
【0006】この出願の発明は、以上のとおりの事情に
鑑みてなされたものであって、従来技術の問題点を解消
し、より高付加価値な機能材料の創製等へのCO2 の再
利用を可能とするプラズマプロセスによる新しいCO2
固定化方法を提供し、かつ、そのためのプラズマ技術の
高度改善をも図ることを課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、まず第1には、大気圧グ
ロー放電下で低温プラズマによりCO2 ガスと炭化水素
ガスとから有機薄膜を成膜してCO2 を有機薄膜中に固
定化することを特徴とする大気圧プラズマによる有機薄
膜へのCO2 固定化方法を提供する。
【0008】また、この出願の発明は、上記方法に関連
して、第2としてキャリアガスがヘリウム(He)であ
る方法を、さらには、第3には、前記いずれかの方法に
よりCO2 を薄膜中に固定化した有機薄膜の製造方法
と、第4には、前記いずれかの方法によりCO2 を固定
化した有機薄膜をも提供する。
【0009】そして、この出願の発明は、第5には、高
周波電源を用いた大気圧グロー放電プラズマの発生装置
であって、アルミニウムまたはその合金材をもって電極
が構成されていることを特徴とする大気圧プラズマ発生
装置を、第6には、前記電極は、キャリアガス、もしく
はキャリアガスと反応性ガスの吹き出し孔を持つ大気圧
プラズマ発生装置を提供する。
【0010】
【発明の実施の形態】この発明のCO2 固定化方法が特
徴としている大気圧グロー放電低温プラズマは、その発
生方法や物質表面の修飾、改質、そして薄膜形成への応
用が岡崎、小駒らによって端初を拓かれたものである。
大気圧下の放電としては、これまでにもコロナ処理や無
声放電による処理が知られていたが、これらは処理効果
の均一性や、処理効果そしてその持続性等の点で難点が
あったが、この大気圧グロー放電プラズマは、ヘリウム
(He)ガス等をキャリアガスの主体として放電させる
ことで生成されるという特徴を有している。
【0011】この大気圧グロー放電プラズマは、大気圧
下で物質、物品の処理が可能であることから、より経済
的に生産性に優れた処理が可能となる。この出願の発明
のCO2 固定化方法は、このような特徴を生かして効果
的にCO2 を有機薄膜中に固定化するのである。大気圧
グロー放電プラズマによるこの発明のCO2 固定化方法
では、キャリアガスとしてヘリウム(He)、もしくは
ヘリウム(He)を主とする希ガスを用いて、高周波電
圧の印加により大気圧下にグロー放電プラズマを発生さ
せ、その際に、成膜用材料としてCO2 および炭化水素
をプラズマにより励起させて反応させ、基板上にCO2
を固定化した有機薄膜を生成させる。
【0012】キャリアガスとしてのヘリウムは、全体量
の80容量%以上、より好ましくは90容量%以上とす
る。微量のアルゴン(Ar)等の希ガスが混合成分とし
て用いられてもよい。あるいはまた、すでに報告されて
いるアルゴン(Ar)に有機ケトン化合物を添加した混
合ガスをキャリアーとすることも考慮されてよい。反応
性ガスとしての炭化水素としては、脂肪族、脂環式、あ
るいは芳香族の各種の炭化水素のうちの1種または2種
以上のものでよく、なかでも、入手やガスとしての取扱
いの容易性、価格、反応性等の観点からは、エチレン、
プロピレン、ブテン、ブタジェン、イソプレン等の不飽
和炭化水素類が適当なものとして例示される。
【0013】一方のCO2 は、比較的安定な物質であっ
て、大気圧下では他の物質と容易に反応せず、有機金属
触媒の存在下で環状エーテル類と反応させてポリカーボ
ネートを合成する方法が知られている程度である。この
発明の方法では、大気圧下で安定なCO2 をプラズマ励
起して、ブタジェン等の炭化水素と反応させ、CO2
カルボニル基やカルボキシル基として取込んだ有機薄膜
を成膜している。
【0014】反応性ガスとしての炭化水素とCO2 の供
給の割合については、その各々が、キャリアーガスの5
容量%以下の範囲とすることが適当である。成膜時のそ
の他の操作条件は、たとえば次の範囲が適当とされる。
電源周波数1〜40MHz、たとえば13.56MH
z、または27MHz電極間距離10mm以下、より好
ましくは5mm以下 (平行平板として)基板としては特にその種類に限定は
なく、シリコン基板やセラミックス基板、ガラス基板等
であってよい。
【0015】成膜された有機薄膜にはカルボニル基のよ
うな官能基が導入されることから、たとえば低極性高分
子フィルムの接着性や印刷性を向上させ、さらには塗装
等の機能を付与することができ、高機能性高分子材とし
てこの発明の有機薄膜は有用なものとなる。また、以上
のとおりCO2 固定化にも用いることができ、他の表面
処理や成膜にも使用できる大気圧プラズマ発生装置につ
いては、これまでにも提案されている各種方式のものが
あり、いずれのものにおいても、電極に誘電体を接触さ
せるか、あるいは電極表面に酸化膜を形成することにお
いて共通している。
【0016】この発明のCO2 固定化方法には従来のい
ずれの方式の装置も使用できるが、この出願の発明で
は、大気圧グロー放電プラズマ発生装置についての新し
い提案も行う。すなわち、従来の装置では誘電体材料の
選択や電極への誘電体材料の密着のための加工方法、さ
らには電極表面への酸化膜形成等に費やす労力やコスト
は負担になっており、実際上の難点となっていた。そこ
で、この発明では、前記のとおり、何ら酸化膜の形成等
を行うことなしに、アルミニウムまたはその合金によっ
て電極を構成する。
【0017】このことによって、プラズマ装置の作製コ
ストを低下することができ、しかもグロー放電による作
用については何ら影響も生じないのである。たとえば図
1に例示したものとして、この発明の大気圧グロー放電
プラズマ発生装置を構成することができる。この図1の
例においては、上部電極に高周波電源を接続し、この上
部電極には複数のガス吹出し細孔を設けている。
【0018】そして、上部電極および下部電極のいずれ
か一方、もしくは両方をアルミニウムまたはその合金製
としている。ここで、アルミニウムの合金とは、アルミ
ニウムを主成分とし、アルミニウムによる表面酸化皮膜
の形成を阻害することのない、あるいはその形成を促進
し、密着安定性を向上する適宜な他種元素を含有したも
のとすることができる。
【0019】そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく
説明する。
【0020】
【実施例】(実施例1)図1に例示した構成の大気圧グ
ロー放電プラズマ反応装置を作製した。上部電極には1
3.56MHzの高周波電源を接続した。上部電極およ
び対向電極ともにアルミニウム製とした。
【0021】ヘリウム(He)ガスを500sccm流
し、電極間距離を1mmとして放電させた。コロナ放電
で見られるような糸状放電を全く含まない均一な放電が
得られた。この放電は、放電開始後60分後でも80℃
以下で、高分子フィルム等の高分子材料の処理に好適で
あることが確認された。
【0022】たとえば、PET(ポリエチレンテレフタ
レート)フィルムを用いた場合には、放電開始後わずか
1秒で水接触角は75°から40°まで低下し、PET
表面が印刷、塗装、コーティング、接着等に好適に処理
されたことが確認された。また、この装置では、キャリ
アーガスを当初はヘリウムとし、放電が生成安定化した
後にアルゴンに代えた場合にも放電は安定して持続され
ることも確認した。 (実施例2)図1に示した大気圧プラズマ発生装置を用
い、30WのRF電力を投入し、電極間距離0.5mm
で、ヘリウムガス(プラズマガス)1000sccm、
ブタジェンガス0.175sccmをプラズマ内に導入
し、n型シリコーンウェハー上に膜を形成した。赤外線
吸収スペクトル法の分析から、ブタジェンがランダムに
重合した膜が形成されていることがわかった。反応時間
5分によりCO2 を含まない条件下で成膜された有機薄
膜の赤外線吸収スペクトルは、図2に、CO2:0sc
cmとして示されている。次に、ヘリウムガス1000
sccm、ブタジェンガス0.175sccm、さらに
二酸化炭素ガス0.4sccmをプラズマ内に導入して
同様に膜を形成して赤外線吸収スペクトル法により分析
したところ、図2中にCO2 :0.4sccmと表示し
たスペクトルのように、1700cm-1付近にカルボニ
ル基に基づく吸収が観測され、二酸化炭素がブタジェン
膜に取り込まれたことがわかった。 (実施例3)実施例2において、0.4sccmのブタ
ジェンガスに代えて、0.3sccmのイソプレンガス
を導入して成膜を行った。
【0023】実施例1と同様にCO2 がイソプレン膜に
取り込まれて固定されていることが確認された。
【0024】
【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この出願の
発明によって、機能性材料等へのCO2 の固定化利用が
可能となり、またプラズマ技術の高度化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】大気圧プラズマ発生装置の一例を示した構成図
である。
【図2】実施例としての薄膜の赤外線吸収スペクトル図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4F006 AA04 AA35 AB63 AB72 BA00 BA01 BA10 EA03 4G075 AA04 AA24 AA30 AA37 BA05 CA16 CA47 CA63 EC21 FB02 4K030 AA09 AA14 AA16 BA61 CA04 CA07 FA01 FA03 JA09 KA14 KA17 KA46 LA11

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 大気圧グロー放電下で低温プラズマによ
    りCO2 ガスと炭化水素ガスとから有機薄膜を成膜して
    CO2 を有機薄膜中に固定化することを特徴とする大気
    圧プラズマによる有機薄膜へのCO2 固定化方法。
  2. 【請求項2】 キャリアガスがヘリウム(He)である
    請求項1または2の方法。
  3. 【請求項3】 請求項1ないし2のいずれかの方法によ
    りCO2 を薄膜中に固定化した有機薄膜の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし2のいずれかの方法によ
    りCO2 を固定化した有機薄膜。
  5. 【請求項5】 高周波電源を用いた大気圧グロー放電プ
    ラズマの発生装置であって、アルミニウムまたはその合
    金材をもって電極が構成されていることを特徴とする大
    気圧プラズマ発生装置。
  6. 【請求項6】 電極は、キャリアガス、もしくはキャリ
    アガスと反応性ガスの吹き出し孔を持つ請求項5の大気
    圧プラズマ発生装置。
JP10279468A 1998-09-14 1998-09-14 大気圧プラズマによる有機薄膜へのco2 固定化方法と 大気圧プラズマ発生装置 Pending JP2000084398A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007009896A (ja) * 2005-05-30 2007-01-18 National Institutes Of Natural Sciences 希ガスの固定化装置及び固定化方法
JP2007520878A (ja) * 2003-12-22 2007-07-26 フジフィルム マニュファクチャリング ユーロプ ビー.ブイ. 大気圧グロープラズマを用いて基板表面から汚物を除去する方法及び装置
JP2009202154A (ja) * 2008-02-04 2009-09-10 National Tsing Hua Univ プラズマ技術を用いることによる二酸化炭素の有用な有機製品への変換

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007520878A (ja) * 2003-12-22 2007-07-26 フジフィルム マニュファクチャリング ユーロプ ビー.ブイ. 大気圧グロープラズマを用いて基板表面から汚物を除去する方法及び装置
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JP2007009896A (ja) * 2005-05-30 2007-01-18 National Institutes Of Natural Sciences 希ガスの固定化装置及び固定化方法
JP2009202154A (ja) * 2008-02-04 2009-09-10 National Tsing Hua Univ プラズマ技術を用いることによる二酸化炭素の有用な有機製品への変換
TWI424980B (zh) * 2008-02-04 2014-02-01 Nat Univ Tsing Hua 利用電漿技術將二氧化碳轉化為有用之有機產物

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