JP2001335310A - Method of refining carbon substance with nano-structure - Google Patents

Method of refining carbon substance with nano-structure

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JP2001335310A
JP2001335310A JP2000154073A JP2000154073A JP2001335310A JP 2001335310 A JP2001335310 A JP 2001335310A JP 2000154073 A JP2000154073 A JP 2000154073A JP 2000154073 A JP2000154073 A JP 2000154073A JP 2001335310 A JP2001335310 A JP 2001335310A
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carbon
carbon material
metal particles
nanostructure
nano
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Terumi Furuta
照実 古田
Yoshinari Fujiwara
良也 藤原
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a refining method capable of removing metal particles of a catalyst without damaging a carbon with a nano-structure. SOLUTION: This method comprises a first process wherein the metal particles in the carbon substance are removed by refluxing in solvent the carbon substance with the nano-structure, which is produced using the metallic catalyst, and a second process wherein an amorphous carbon is vaporized and removed by heat-treating the refluxed carbon substance. Process 1, 2 are alternately repeated several times. The carbon substance is preferably refluxed in an acid or an alkaline solvent in the first process and the refluxed carbon substance is preferably heat-treated in the range of 200 to 700 deg.C in the second process. The above heat-treatment of the second time is conducted at a temperature higher than that selected from the above range of temperature the first time treatment and is also still within the above range of temperature. The carbon substance having the nano-structure is a carbon nano-tube.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、C60フラーレ
ン、カーボンナノチューブ、グラファイトナノファイバ
ー等のナノ構造を備える炭素物質の精製方法に関するも
のである。
The present invention relates to a method for purifying a carbon material having a nanostructure such as C60 fullerene, carbon nanotube, and graphite nanofiber.

【0002】[0002]

【従来の技術】C60フラーレン、カーボンナノチュー
ブ、グラファイトナノファイバー等のようにナノメート
ルオーダーの構造を備える炭素物質(以下、ナノ構造を
備える炭素物質と記載する)が知られている。前記ナノ
構造を備える炭素物質は、その特殊な構造に由来する機
械的性質、構造的性質により、1次元細線、触媒、冷陰
極素子、水素貯蔵物質等の種々の用途に応用が期待され
ている。
2. Description of the Related Art Carbon materials having a structure on the order of nanometers, such as C60 fullerenes, carbon nanotubes, and graphite nanofibers (hereinafter referred to as carbon materials having a nanostructure) are known. The carbon material having the nanostructure is expected to be applied to various uses such as a one-dimensional thin wire, a catalyst, a cold cathode device, and a hydrogen storage material due to the mechanical properties and structural properties derived from the special structure. .

【0003】前記ナノ構造を備える炭素物質は、例え
ば、アルゴン、ヘリウム等の不活性気体中、Fe、C
o、Ni等の鉄族元素、Gd、Y、La、Ce、Nd等
の希土類元素、Pd、Rh、Pt等の白金族元素または
その混合物を触媒とし、線状に形成された該触媒を埋設
した炭素電極を用いて、該炭素電極間のアーク放電によ
り製造することができる(Z.Phys.D,40,4
21〜424,(1997)、Nature,vol.
388,756〜758,21,Aug.(199
7))。
[0003] The carbon material having the nanostructure is, for example, Fe, C in an inert gas such as argon or helium.
o, an iron group element such as Ni, a rare earth element such as Gd, Y, La, Ce, and Nd; a platinum group element such as Pd, Rh, and Pt, or a mixture thereof; Can be produced by arc discharge between the carbon electrodes using the carbon electrodes prepared as described above (Z. Phys. D, 40, 4).
21-424 (1997), Nature, vol.
388, 756-758, 21, Aug. (199
7)).

【0004】ところが、前記のようにして製造されるナ
ノ構造を備える炭素物質は、触媒として使用された金属
の粒子を含んでいるため、冷陰極素子、水素貯蔵物質等
の用途に用いる場合には、良好に作動しないとの問題が
ある。そこで、従来、前記ナノ構造を備える炭素物質か
ら前記金属粒子を除去する精製方法が種々提案されてお
り、例えば、前記のようにして製造されるナノ構造を備
える炭素物質を、2.6M硝酸中で還流し、前記金属粒
子を硝酸に溶解して除去したのち、界面活性剤を含むp
H10の水中に懸濁させ、濾過する方法が知られている
(Science,vol.280,1253〜125
6,May,(1998))。
However, since the carbon material having a nanostructure manufactured as described above contains metal particles used as a catalyst, when the carbon material is used for a cold cathode device, a hydrogen storage material, or the like, And does not work well. Therefore, conventionally, various purification methods for removing the metal particles from the carbon material having the nanostructure have been proposed. For example, a carbon material having the nanostructure manufactured as described above is prepared by using a 2.6M nitric acid solution. And remove the metal particles by dissolving the same in nitric acid.
A method of suspending in water of H10 and filtering is known (Science, vol. 280, 1253-125).
6, May, (1998)).

【0005】しかしながら、前記触媒の金属粒子は、前
記ナノ構造を備える炭素物質の製造の際に不可避的に副
生するアモルファス炭素中に包含されているので、前記
方法により前記金属粒子を除去しようとすると条件を厳
しくしなければならず、前記ナノ構造を備える炭素物質
自体が損傷を受ける虞があるという不都合がある。
[0005] However, since the metal particles of the catalyst are included in amorphous carbon which is inevitably produced as a by-product during the production of the carbon material having the nanostructure, it is attempted to remove the metal particles by the above method. Then, the conditions must be strict and there is a disadvantage that the carbon material having the nanostructure itself may be damaged.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる不都
合を解消して、ナノ構造を備える炭素を損傷することな
く、触媒の金属粒子を除去することができる精製方法を
提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a purification method which can eliminate such inconveniences and remove metal particles of a catalyst without damaging carbon having a nanostructure. I do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、金属触媒を用いて製造されたナノ構造
を備える炭素物質の精製方法において、該炭素物質を溶
媒中で還流して該炭素物質に含まれる触媒の金属粒子を
該溶媒に溶解して除去すると共に該炭素物質の製造の際
に不可避的に副生するアモルファス炭素を細分化する第
1の工程と、還流された該炭素物質を加熱処理して細分
化されたアモルファス炭素を気化させて除去すると共に
該炭素物質の構造を安定化する第2の工程とを交互に複
数回行うことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for purifying a carbon material having a nanostructure produced using a metal catalyst, wherein the carbon material is refluxed in a solvent. A first step of dissolving and removing metal particles of a catalyst contained in the carbon material in the solvent and subdividing amorphous carbon inevitably produced as a by-product during the production of the carbon material; The method is characterized in that a carbon material is heat-treated to vaporize and remove the finely divided amorphous carbon and a second step of stabilizing the structure of the carbon material is alternately performed a plurality of times.

【0008】本発明の精製方法によれば、まず、第1回
目の第1の工程の還流で、遊離の金属粒子を前記溶媒に
溶解して除去すると共に、前記炭素物質の製造の際に不
可避的に副生するアモルファス炭素を細分化する。しか
し、このときには前記アモルファス炭素は細分化される
に過ぎず、該アモルファス炭素に包含されている金属粒
子は除去できない。
[0008] According to the purification method of the present invention, first, at the reflux of the first step of the first step, free metal particles are dissolved and removed in the solvent, and the metal particles are inevitable in the production of the carbon material. Amorphous carbon by-produced is subdivided. However, at this time, the amorphous carbon is merely subdivided, and the metal particles contained in the amorphous carbon cannot be removed.

【0009】そこで、次に、第1回目の第2の工程の加
熱処理で、前記アモルファス炭素を気化させて除去する
ことにより、アモルファス炭素に包含されている金属粒
子を露出させる。前記加熱処理は、前記ナノ構造を備え
る炭素物質の構造を安定化させる作用もあるが、第1回
目においては前記アモルファス炭素を気化させる作用の
方が大きい。前記加熱処理は、前記炭素物質を前記溶媒
から濾別した後に行なってもよく、前記溶媒中で行なっ
てもよい。
Then, in the first heat treatment in the second step, the amorphous carbon is vaporized and removed, thereby exposing the metal particles contained in the amorphous carbon. The heat treatment has the effect of stabilizing the structure of the carbon material having the nanostructure, but the effect of vaporizing the amorphous carbon is greater in the first time. The heat treatment may be performed after filtering the carbon substance from the solvent, or may be performed in the solvent.

【0010】そして、第2回目の第1の工程の還流によ
り、前記のようにして露出させた金属粒子を除去すると
共に、さらにアモルファス炭素を細分化する。また、第
2回目以降の第2の工程の加熱処理は、前記アモルファ
ス炭素を気化させて除去し、さらにアモルファス炭素に
包含されている金属粒子を露出させるが、前記ナノ構造
を備える炭素物質の構造を安定化させる作用の方が大き
くなる。
Then, by the second reflux in the first step, the metal particles exposed as described above are removed, and the amorphous carbon is further subdivided. In the second and subsequent heat treatment steps, the amorphous carbon is vaporized and removed, and the metal particles included in the amorphous carbon are exposed. The effect of stabilizing is greater.

【0011】従って、本発明の精製方法は、前記第1の
工程と第2の工程とを複数回行なうことにより、ナノ構
造を備える炭素を損傷することなく、前記金属粒子を高
率で除去することができる。
Therefore, the purification method of the present invention removes the metal particles at a high rate without damaging carbon having the nanostructure by performing the first step and the second step a plurality of times. be able to.

【0012】また、本発明の精製方法は、前記炭素物質
を酸またはアルカリ中で還流する第1の工程と、還流さ
れた該炭素物質を200〜700℃の範囲の温度で加熱
処理する第2の工程とを行なった後、再び第1の工程と
第2の工程とを繰返すことを特徴とする。
Further, in the purification method of the present invention, a first step of refluxing the carbon substance in an acid or an alkali, and a second step of heating the refluxed carbon substance at a temperature in the range of 200 to 700 ° C. After performing the above steps, the first step and the second step are repeated again.

【0013】前記第1の工程の前記還流は、前記触媒の
金属粒子の溶解と、前記アモルファス炭素の細分化とを
化学的に行なうために酸またはアルカリ中で行なうこと
が好ましい。前記酸としては硝酸、硫酸、塩酸、過酸化
水素等を使用することができ、前記アルカリとしては水
酸化ナトリウム等を使用することができる。
Preferably, the reflux in the first step is performed in an acid or an alkali in order to chemically dissolve the metal particles of the catalyst and subdivide the amorphous carbon. As the acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrogen peroxide and the like can be used, and as the alkali, sodium hydroxide and the like can be used.

【0014】また、前記第2の工程の前記加熱処理は、
前記触媒の金属粒子を包み込んでいるアモルファス炭素
を気化させて除去し、該金属粒子を露出させ、あるいは
前記ナノ構造を備える炭素物質の構造を安定化するため
に、200〜700℃の範囲の温度で行なうことが好ま
しい。前記温度は200℃未満では前記アモルファス炭
素を気化させることが難しく、700℃を超えると前記
ナノ構造を備える炭素物質が損傷を受けることがある。
[0014] The heat treatment in the second step may include:
A temperature in the range of 200 to 700 ° C. in order to vaporize and remove the amorphous carbon enclosing the metal particles of the catalyst, to expose the metal particles, or to stabilize the structure of the carbon material having the nanostructure. It is preferable to carry out in. If the temperature is less than 200 ° C., it is difficult to vaporize the amorphous carbon, and if it is more than 700 ° C., the carbon material having the nanostructure may be damaged.

【0015】本発明の精製方法では、前記第1の工程と
第2の工程とを複数回繰返すことにより、金属粒子の除
去率を向上することができるが、繰返しの回数が多くな
るほど前記ナノ構造を備える炭素物質の損傷が大きくな
る傾向がある。そこで、本発明の精製方法では、前記第
1の工程と第2の工程とは、交互に2回繰返すにとどめ
ることが好ましい。
In the refining method of the present invention, the first step and the second step can be repeated a plurality of times to improve the removal rate of the metal particles. Tend to increase the damage of the carbon material provided with. Therefore, in the purification method of the present invention, it is preferable that the first step and the second step are alternately repeated twice.

【0016】このとき、前記第2の工程の2回目は、前
記ナノ構造を備える炭素物質の構造を安定化させるた
め、前記範囲から選択された1回目の加熱処理の温度よ
りも高温でしかも前記範囲内の温度で前記加熱処理を行
なうことが好ましい。
At this time, in the second step of the second step, in order to stabilize the structure of the carbon material having the nanostructure, the temperature is higher than the temperature of the first heat treatment selected from the above range, and The heat treatment is preferably performed at a temperature within the range.

【0017】本発明に用いる前記ナノ構造を備える炭素
物質としては、例えばカーボンナノチューブを挙げるこ
とができる。
Examples of the carbon material having the nanostructure used in the present invention include a carbon nanotube.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】次に、添付の図面を参照しながら
本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図
1は本実施形態の精製方法の各段階においてナノ構造を
備える炭素物質に含まれる触媒の金属粒子の重量変化を
示す線図であり、図2は本実施形態の精製方法の各段階
におけるナノ構造を備える炭素物質のラマン分光測定の
結果を示す線図であり、図3乃至図7は本実施形態の精
製方法の各段階におけるナノ構造を備える炭素物質の電
子顕微鏡写真の模写図である。
Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing a change in weight of metal particles of a catalyst contained in a carbon material having a nanostructure at each stage of the purification method of the present embodiment, and FIG. It is a diagram which shows the result of the Raman spectrometry of the carbon material which has a structure, and FIG. 3 thru | or FIG.

【0019】本実施形態では、まず、Ni:Y:C=
1:1:98の炭素電極を用い、0.055MPaのヘ
リウム雰囲気下、電流100A、電圧30Vでアーク放
電を行ない、ナノ構造を備える炭素物質としてカーボン
ナノチューブを合成しサンプル1とした。サンプル1
は、カーボンナノチューブの他、触媒として用いたN
i、Yの金属粒子、不可避的に副生するアモルファス炭
素、不可避的不純物を含んでいる。
In this embodiment, first, Ni: Y: C =
Using a 1: 1: 98 carbon electrode, arc discharge was performed at a current of 100 A and a voltage of 30 V under a helium atmosphere of 0.055 MPa, and a carbon nanotube was synthesized as a carbon material having a nanostructure to obtain Sample 1. Sample 1
Means N2 used as a catalyst in addition to carbon nanotubes
It contains i and Y metal particles, amorphous carbon inevitably produced as by-products, and inevitable impurities.

【0020】次に、サンプル1の800mgを1M硝酸
600mlに投入し、均一に分散するように十分攪拌し
た後、本発明の第1回目の第1の工程として、120℃
に保持して48時間還流を行なった。この処理により、
触媒として用いた前記金属粒子のうち主として遊離状態
の粗大な粒子、不可避的不純物が除去されると共に、ア
モルファス炭素が細分化される。
Next, 800 mg of the sample 1 was put into 600 ml of 1M nitric acid, and sufficiently stirred so as to be uniformly dispersed. Then, as the first step of the present invention, 120 ° C.
And refluxed for 48 hours. With this process,
Of the metal particles used as the catalyst, coarse particles in the free state and inevitable impurities are mainly removed, and amorphous carbon is subdivided.

【0021】還流後の試料溶液は、耐硝酸性フィルタ
(孔径0.2μm)で限外濾過し、脱イオン水で約pH
5になるまで中和洗浄して、カーボンナノチューブを回
収した。回収したカーボンナノチューブを大気中、90
℃で十分に乾燥させることによりサンプル2とした。
After the reflux, the sample solution is ultrafiltered with a nitric acid-resistant filter (pore size: 0.2 μm), and the pH is adjusted to about pH with deionized water.
The carbon nanotubes were neutralized and washed until the carbon nanotubes reached 5. The carbon nanotubes were collected. The collected carbon nanotubes are collected in air at 90
Sample 2 was obtained by sufficiently drying at ° C.

【0022】次に、本発明の第1回目の第2の工程とし
て、大気雰囲気中、400℃に保持した加熱炉にサンプ
ル2を投入し、2時間加熱処理した。この処理により、
前記のようにして細分化されたアモルファス炭素が気化
されて除去され、該アモルファス炭素に包含されていた
触媒の金属粒子が露出される。このとき、前記のように
予めアモルファス炭素が細分化されていることにより、
カーボンナノチューブが局部的に加熱されて、焼失する
ことを防止することができる。得られたカーボンナノチ
ューブをサンプル3とした。
Next, as a second step in the first step of the present invention, the sample 2 was placed in a heating furnace maintained at 400 ° C. in an air atmosphere, and subjected to a heat treatment for 2 hours. With this process,
The finely divided amorphous carbon is vaporized and removed to expose the metal particles of the catalyst contained in the amorphous carbon. At this time, since the amorphous carbon has been subdivided in advance as described above,
It is possible to prevent the carbon nanotubes from being locally heated and burned out. The obtained carbon nanotube was used as Sample 3.

【0023】次に、サンプル3を脱イオン水に投入し
て、15分間超音波を放射することにより、十分に分散
させた。このようにして分散させたサンプル3の60m
gを、1M硝酸60mlに投入し、均一に分散するよう
に十分攪拌した後、本発明の第2回目の第1の工程とし
て、120℃に保持して24時間還流を行なった。この
処理により、前工程で露出された前記触媒の金属粒子が
除去されると共に、第1回目の第2の工程で除去されな
かった残余のアモルファス炭素をさらに細分化する。た
だし、前記アモルファス炭素は第1回目の第2の工程で
大部分除去されるので、前記還流処理では主に前記触媒
の金属粒子が除去される。
Next, the sample 3 was put into deionized water, and was sufficiently dispersed by radiating ultrasonic waves for 15 minutes. 60 m of the sample 3 thus dispersed.
g was added to 60 ml of 1M nitric acid, and sufficiently stirred so as to be uniformly dispersed. Then, as a second step of the present invention, reflux was performed at 120 ° C. for 24 hours. By this treatment, the metal particles of the catalyst exposed in the previous step are removed, and the remaining amorphous carbon not removed in the first second step is further subdivided. However, since the amorphous carbon is mostly removed in the first second step, the reflux treatment mainly removes the metal particles of the catalyst.

【0024】還流後の試料溶液は、第1回目の第1の工
程の場合と同一の処理を行なってカーボンナノチューブ
を回収した。回収したカーボンナノチューブをサンプル
4とした。
The sample solution after the reflux was subjected to the same treatment as in the first step of the first time to collect carbon nanotubes. The collected carbon nanotubes were used as Sample 4.

【0025】次に、本発明の第2回目の第2の工程とし
て、大気雰囲気中、450℃に保持した加熱炉にサンプ
ル4を投入し、20分間加熱処理した。この処理によ
り、第1回目の第2の工程で除去されなかった残余のア
モルファス炭素のうち、第2回目の第1の工程で細分化
されたものが除去されると共に、構造が安定化されたカ
ーボンナノチューブが得られる。ただし、前記アモルフ
ァス炭素は前述のように第1回目の第2の工程で大部分
除去されるので、前記加熱処理では主にカーボンナノチ
ューブの構造が安定化される。得られたカーボンナノチ
ューブをサンプル5とした。
Next, as a second step of the second step of the present invention, the sample 4 was placed in a heating furnace maintained at 450 ° C. in an air atmosphere and subjected to a heat treatment for 20 minutes. By this processing, of the remaining amorphous carbon that was not removed in the first step of the second step, the one that was subdivided in the second step of the first step was removed, and the structure was stabilized. A carbon nanotube is obtained. However, since the amorphous carbon is mostly removed in the first second step as described above, the heat treatment mainly stabilizes the structure of the carbon nanotube. The obtained carbon nanotube was used as Sample 5.

【0026】次に、サンプル1〜5を熱分析することに
より、金属粒子の含有量(mg)を測定した。図1は、
サンプル1を100mg用意し、各工程の処理を順次施
した際の金属粒子の含有量の変化を示してある。図1か
ら、製造直後のサンプル1では100mg当り17mg
であった金属粒子の含有量が、最終的にサンプル5では
100mg当り0.7mgに減少し、高率で除去されて
いることが明らかである。
Next, the contents (mg) of the metal particles were measured by subjecting the samples 1 to 5 to thermal analysis. FIG.
The change in the content of the metal particles when 100 mg of sample 1 was prepared and the treatment of each step was sequentially performed is shown. From FIG. 1, 17 mg per 100 mg for sample 1 immediately after production.
It is clear that the content of the metal particles was finally reduced to 0.7 mg per 100 mg in Sample 5, and the content was removed at a high rate.

【0027】次に、サンプル2〜5のラマン分光分析結
果を図2に示す。図2から、サンプル番号が大きくなる
につれて、カーボンナノチューブの存在を示す約160
cm -1の位置のピークが大きくなっており、アモルファ
ス炭素の量が減少し、相対的にカーボンナノチューブの
量が増加していることが明らかである。
Next, the results of Raman spectroscopic analysis of Samples 2 to 5
The results are shown in FIG. From FIG. 2, the sample number increases.
About 160, indicating the presence of carbon nanotubes.
cm -1The peak at the position of
The amount of carbon nanotubes decreases,
It is clear that the amount is increasing.

【0028】次に、サンプル1〜5の電子顕微鏡写真の
模写図を図3乃至図7に示す。
Next, FIGS. 3 to 7 show simulated electron micrographs of Samples 1 to 5. FIG.

【0029】図3(a)はサンプル1の92500倍の
電子顕微鏡写真の模写図であり、図3(b)は図3
(a)の拡大図であってサンプル1の920000倍の
電子顕微鏡写真の模写図である。図3(a)及び図3
(b)によれば、繊維状のカーボンナノチューブ1の間
に金属粒子2が散在していることがわかる。
FIG. 3A is a simulated view of an electron microscope photograph of Sample 1 at a magnification of 92,500, and FIG.
It is an enlarged view of (a) and is a mimetic view of a 920,000-fold electron microscope photograph of sample 1. 3 (a) and 3
According to (b), the metal particles 2 are scattered between the fibrous carbon nanotubes 1.

【0030】図4はサンプル2の92500倍の電子顕
微鏡写真の模写図であり、図3(a)に比較して金属粒
子2が減少していることが明らかである。
FIG. 4 is a copy of an electron micrograph of Sample 2 at a magnification of 92,500, and it is clear that the number of metal particles 2 is reduced as compared with FIG. 3A.

【0031】図5はサンプル3の92500倍の電子顕
微鏡写真の模写図であり、図4に比較すると、金属粒子
2が増加しているが、これは第1回目の第2の工程の加
熱処理によりアモルファス炭素が除去され、サンプルの
全容が減少した結果、相対的に金属粒子2が増加したも
のである。また、図5では前記加熱処理により、カーボ
ンナノチューブ1の構造が安定化されており、図4に比
較してカーボンナノチューブ1の輪郭が明瞭になってい
る。
FIG. 5 is a mimetic diagram of an electron micrograph of the sample 3 at a magnification of 92,500. Compared with FIG. 4, the metal particles 2 are increased, but this is due to the first heat treatment in the second step. As a result, the amorphous carbon was removed, and the total volume of the sample was reduced. As a result, the metal particles 2 relatively increased. In FIG. 5, the structure of the carbon nanotube 1 is stabilized by the heat treatment, and the outline of the carbon nanotube 1 is clearer than in FIG.

【0032】図6(a)はサンプル4の92500倍の
電子顕微鏡写真の模写図であり、図6(b)は図6
(a)の拡大図であってサンプル4の920000倍の
電子顕微鏡写真の模写図である。図6(a)及び図6
(b)によれば、繊維状のカーボンナノチューブ1の間
に金属粒子2が殆ど存在しないことが明らかである。
FIG. 6A is a simulated view of an electron micrograph of the sample 4 at a magnification of 92,500, and FIG.
It is an enlarged view of (a) and is a mimetic view of a 920,000 times electron microscope photograph of sample 4. 6 (a) and 6
According to (b), it is clear that the metal particles 2 hardly exist between the fibrous carbon nanotubes 1.

【0033】図7は図6(b)と同倍率のサンプル5の
電子顕微鏡写真の模写図である。図7によれば、図6
(b)に比較してカーボンナノチューブ1の輪郭が明瞭
になっており、結晶面が明確化されていることが明らか
である。
FIG. 7 is an electron micrograph of Sample 5 at the same magnification as in FIG. 6B. According to FIG.
Compared to (b), the outline of the carbon nanotube 1 is clear, and it is clear that the crystal plane is clear.

【0034】以上の結果から、本実施形態の精製方法に
よれば、カーボンナノチューブ1を損傷することなく、
触媒の金属粒子2を高率で除去することができることが
明らかである。
From the above results, according to the purification method of this embodiment, the carbon nanotubes 1 can be
It is clear that the metal particles 2 of the catalyst can be removed at a high rate.

【0035】尚、本実施形態では、第1の工程の還流を
硝酸中で行っているが、前記還流に用いる溶媒は触媒の
金属粒子を溶解して除去できるものであればよく、硝酸
に変えて硫酸、塩酸、過酸化水素等の他の酸、水酸化ナ
トリウム等のアルカリ、または熱水を用いるようにして
もよい。
In the present embodiment, the reflux in the first step is performed in nitric acid. However, the solvent used for the reflux may be any solvent that can dissolve and remove the metal particles of the catalyst. Alternatively, other acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, and hydrogen peroxide, alkalis such as sodium hydroxide, or hot water may be used.

【0036】また、本実施形態では、第1の工程と第2
の工程とを交互に2回繰り返すにとどめているが、第1
の工程と第2の工程とはカーボンナノチューブ1を過度
に損傷しない範囲で、さらに1回以上繰返し行なうよう
にしてもよい。
In this embodiment, the first step and the second step
Step 2 is alternately repeated twice.
The step and the second step may be repeated one or more times as long as the carbon nanotube 1 is not excessively damaged.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の精製方法の各段階においてナノ構造を
備える炭素物質に含まれる触媒の金属粒子の重量変化を
示す線図。
FIG. 1 is a diagram showing a change in weight of a metal particle of a catalyst contained in a carbon material having a nanostructure in each stage of a purification method of the present invention.

【図2】本発明の精製方法の各段階におけるナノ構造を
備える炭素物質のラマン分光測定の結果を示す線図。
FIG. 2 is a diagram showing the results of Raman spectroscopic measurement of a carbon material having a nanostructure at each stage of the purification method of the present invention.

【図3】本発明の精製方法の一段階におけるナノ構造を
備える炭素物質の電子顕微鏡写真の模写図。
FIG. 3 is a schematic view of an electron micrograph of a carbon material having a nanostructure in one stage of the purification method of the present invention.

【図4】本発明の精製方法の一段階におけるナノ構造を
備える炭素物質の電子顕微鏡写真の模写図。
FIG. 4 is a schematic view of an electron micrograph of a carbon material having a nanostructure in one stage of the purification method of the present invention.

【図5】本発明の精製方法の一段階におけるナノ構造を
備える炭素物質の電子顕微鏡写真の模写図。
FIG. 5 is a schematic view of an electron micrograph of a carbon material having a nanostructure in one stage of the purification method of the present invention.

【図6】本発明の精製方法の一段階におけるナノ構造を
備える炭素物質の電子顕微鏡写真の模写図。
FIG. 6 is a schematic view of an electron micrograph of a carbon material having a nanostructure in one stage of the purification method of the present invention.

【図7】本発明の精製方法の一段階におけるナノ構造を
備える炭素物質の電子顕微鏡写真の模写図。
FIG. 7 is a schematic view of an electron micrograph of a carbon material having a nanostructure in one stage of the purification method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ナノ構造を備える炭素物質、 2…金属粒子。 1. Carbon material having a nanostructure 2. Metal particles

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】金属触媒を用いて製造されたナノ構造を備
える炭素物質の精製方法において、該炭素物質を溶媒中
で還流して該炭素物質に含まれる触媒の金属粒子を該溶
媒に溶解して除去すると共に該炭素物質の製造の際に不
可避的に副生するアモルファス炭素を細分化する第1の
工程と、還流された該炭素物質を加熱処理して細分化さ
れたアモルファス炭素を気化させて除去すると共に該炭
素物質の構造を安定化する第2の工程とを交互に複数回
行うことを特徴とする精製方法。
In a method for purifying a carbon material having a nanostructure manufactured using a metal catalyst, the carbon material is refluxed in a solvent to dissolve metal particles of a catalyst contained in the carbon material in the solvent. A first step of removing amorphous carbon inevitably produced as a by-product during the production of the carbon material, and a heat treatment of the refluxed carbon material to vaporize the finely divided amorphous carbon. And a second step of stabilizing the structure of the carbon material alternately a plurality of times.
【請求項2】前記炭素物質を酸またはアルカリ中で還流
する第1の工程と、還流された該炭素物質を200〜7
00℃の範囲の温度で加熱処理する第2の工程とを行な
った後、再び第1の工程と第2の工程とを繰返すことを
特徴とする請求項1記載の精製方法。
2. A first step of refluxing the carbon material in an acid or alkali, and a step of removing the refluxed carbon material from 200 to 7
The purification method according to claim 1, wherein after performing the second step of performing heat treatment at a temperature in the range of 00C, the first step and the second step are repeated again.
【請求項3】前記第2の工程の2回目は、前記範囲から
選択された1回目の加熱処理の温度よりも高温でしかも
前記範囲内の温度で前記加熱処理を行なうことを特徴と
する請求項2記載の精製方法。
3. The method according to claim 2, wherein in the second step of the second step, the heat treatment is performed at a temperature higher than the temperature of the first heat treatment selected from the range and within the range. Item 4. The purification method according to Item 2.
【請求項4】前記ナノ構造を備える炭素物質はカーボン
ナノチューブであることを特徴とする請求項1乃至請求
項3のいずれかの項記載の精製方法。
4. The method according to claim 1, wherein the carbon material having the nanostructure is a carbon nanotube.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007237170A (en) * 2006-03-03 2007-09-20 Korea Inst Of Energ Res Method for manufacturing platinum catalyst carried on carbon nanotube in chemical vapor desposition method
JP2009167785A (en) * 2008-01-17 2009-07-30 Chae-Ho Kim Two-layer structure type conductive tile material

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007237170A (en) * 2006-03-03 2007-09-20 Korea Inst Of Energ Res Method for manufacturing platinum catalyst carried on carbon nanotube in chemical vapor desposition method
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