JP2002180252A - カーボンナノチューブの製造方法 - Google Patents
カーボンナノチューブの製造方法Info
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- JP2002180252A JP2002180252A JP2000379353A JP2000379353A JP2002180252A JP 2002180252 A JP2002180252 A JP 2002180252A JP 2000379353 A JP2000379353 A JP 2000379353A JP 2000379353 A JP2000379353 A JP 2000379353A JP 2002180252 A JP2002180252 A JP 2002180252A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＶＤ法によりカーボンナノチューブを製造
する方法において、基体上に均一方向に成長したカーボ
ンナノチューブを製造する方法を提供する。 【解決手段】 基体上に触媒金属を０．００１〜０．０
０５モル／ｍ2の割合で蒸着させて形成した活性基体上
に、１１００〜１２５０℃の温度において、有機炭素原
料の気体を流通させて熱分解させ、該活性基体上にカー
ボンナノチューブを生成させることを特徴とするカーボ
ンナノチューブの製造方法。
する方法において、基体上に均一方向に成長したカーボ
ンナノチューブを製造する方法を提供する。 【解決手段】 基体上に触媒金属を０．００１〜０．０
０５モル／ｍ2の割合で蒸着させて形成した活性基体上
に、１１００〜１２５０℃の温度において、有機炭素原
料の気体を流通させて熱分解させ、該活性基体上にカー
ボンナノチューブを生成させることを特徴とするカーボ
ンナノチューブの製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＶＤ法（化学蒸
着法）によりカーボンナノチューブを製造する方法に関
するものである。
着法）によりカーボンナノチューブを製造する方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】カーボンナノチューブを製造するため
に、触媒金属を含有させた基体上で、有機炭素原料の基
体を熱分解させ、該基体上に直接カーボンナノチューブ
を生成させる方法（ＣＶＤ法）は知られている。このよ
うなＣＶＤ法では、その基体上にカーボンナノチューブ
を均一方向に成長させることは困難である。この問題を
解決するため、吾郷らは逆ミセル法という触媒調整(App
l.Phys.Lett.,77,1,79)を、村上らはマイクロ波ＣＶＤ
により（特開2000-57934、Appl.Phys.Lett.,76,23,177
6)配向したカーボンナノチューブの合成を行なってい
る。熱ＣＶＤ法においては成長するカーボンナノチュー
ブの方向が制御しにくく、太さも制御できず、周壁には
アモルファス状のカーボンが成長しやすいといった問題
がある。マイクロ波ＣＶＤ法によるカーボンナノチュー
ブの合成においては空排気装置や配向化のためには一般
にはバイアスの印加が必要であり、そのための高価な装
置を必要とするという問題がある。また、カーボンナノ
チューブが付着する面積も実用的な大きさにすることは
困難で、産業上の利用という観点から実用的ではないと
いった問題点もある。
に、触媒金属を含有させた基体上で、有機炭素原料の基
体を熱分解させ、該基体上に直接カーボンナノチューブ
を生成させる方法（ＣＶＤ法）は知られている。このよ
うなＣＶＤ法では、その基体上にカーボンナノチューブ
を均一方向に成長させることは困難である。この問題を
解決するため、吾郷らは逆ミセル法という触媒調整(App
l.Phys.Lett.,77,1,79)を、村上らはマイクロ波ＣＶＤ
により（特開2000-57934、Appl.Phys.Lett.,76,23,177
6)配向したカーボンナノチューブの合成を行なってい
る。熱ＣＶＤ法においては成長するカーボンナノチュー
ブの方向が制御しにくく、太さも制御できず、周壁には
アモルファス状のカーボンが成長しやすいといった問題
がある。マイクロ波ＣＶＤ法によるカーボンナノチュー
ブの合成においては空排気装置や配向化のためには一般
にはバイアスの印加が必要であり、そのための高価な装
置を必要とするという問題がある。また、カーボンナノ
チューブが付着する面積も実用的な大きさにすることは
困難で、産業上の利用という観点から実用的ではないと
いった問題点もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＣＶＤ法に
よりカーボンナノチューブを製造する方法において、基
体上に均一方向に成長したカーボンナノチューブを製造
する方法を提供することをその課題とする。
よりカーボンナノチューブを製造する方法において、基
体上に均一方向に成長したカーボンナノチューブを製造
する方法を提供することをその課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、以下に示す方法が提
供される。 （１）基体上に触媒金属を０．００１〜０．００５モル
／ｍ2の割合で蒸着させて形成した活性基体上に、１１
００〜１２５０℃の温度において、有機炭素原料の気体
を流通させて熱分解させ、該活性基体上にカーボンナノ
チューブを生成させることを特徴とするカーボンナノチ
ューブの製造方法。 （２）基体に垂直方向に均一に配向したカーボンナノチ
ューブを生成する前記（１）に記載の方法。 （３）該触媒金属が、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの中か
ら選ばれる少なくとも１種である前記（１）又は（２）
に記載の方法。 （４）該有機炭素原料としてメタンを用いる前記（１）
〜（３）のいずれかに記載の方法。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、以下に示す方法が提
供される。 （１）基体上に触媒金属を０．００１〜０．００５モル
／ｍ2の割合で蒸着させて形成した活性基体上に、１１
００〜１２５０℃の温度において、有機炭素原料の気体
を流通させて熱分解させ、該活性基体上にカーボンナノ
チューブを生成させることを特徴とするカーボンナノチ
ューブの製造方法。 （２）基体に垂直方向に均一に配向したカーボンナノチ
ューブを生成する前記（１）に記載の方法。 （３）該触媒金属が、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの中か
ら選ばれる少なくとも１種である前記（１）又は（２）
に記載の方法。 （４）該有機炭素原料としてメタンを用いる前記（１）
〜（３）のいずれかに記載の方法。
【０００５】本発明によるカーボンナノチューブ（以
下、単にＣＮＴとも略記する）の製造方法においては、
ＣＮＴを成長させる基体として、基体上に、その表面積
１ｍ2当り、０．００１〜０．００５モル、好ましくは
０．００１〜０．００２モルの割合で触媒金属を化学蒸
着させて形成した活性基体を用いる。この場合、基体材
料としては、耐熱性のもの、例えば、石英、アルミナ、
シリコン等が用いられる。その基体の形態は、特に制約
されず、板状、ペレット状、ワイヤー状等であることが
できる。好ましくは板状の基体が用いられる。前記触媒
金属としては、従来公知の各種のもの、例えば、パラジ
ウム、鉄、コバルト、ニッケル等の各種の遷移金属を１
種又は２種以上を組合せて用いることができる。
下、単にＣＮＴとも略記する）の製造方法においては、
ＣＮＴを成長させる基体として、基体上に、その表面積
１ｍ2当り、０．００１〜０．００５モル、好ましくは
０．００１〜０．００２モルの割合で触媒金属を化学蒸
着させて形成した活性基体を用いる。この場合、基体材
料としては、耐熱性のもの、例えば、石英、アルミナ、
シリコン等が用いられる。その基体の形態は、特に制約
されず、板状、ペレット状、ワイヤー状等であることが
できる。好ましくは板状の基体が用いられる。前記触媒
金属としては、従来公知の各種のもの、例えば、パラジ
ウム、鉄、コバルト、ニッケル等の各種の遷移金属を１
種又は２種以上を組合せて用いることができる。
【０００６】本発明によりカーボンナノチューブを製造
するには、前記活性基体の存在下において、有機炭素原
料の気体を流通させながら熱分解させる。この場合の反
応温度（熱分解温度）は、１１００〜１２５０℃、好ま
しくは１１５０〜１２００℃である。有機炭素原料の気
体の流通速度は、ガス空間速度（ＧＨＳＶ）で、２００
００〜２０００００ｈｒ-1、好ましくは３００００〜１
５００００ｈｒ-1である。前記有機炭素原料としては、
特に制約されず、高温で炭素化されるものであればよ
い。このようなものとしては、メタン、エタン、プロパ
ン、ブタン等の飽和炭化水素；エチレン、プロピレン、
ブテン、イソブテン等の不飽和炭化水素；アセチレン等
のアセチレン系化合物；ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、ナフタレン等の芳香族炭化水素、これらの混合物
（例えば、ナフサや軽油等）等が包含される。前記有機
炭素原料を熱分解する場合、その気体中にはアルゴンガ
スや水素ガスをキャリアーガスとして混入することがで
きる。また、有機炭素原料には、硫化水素やメルカプタ
ン等のイオウ化合物を適量加えることができる。
するには、前記活性基体の存在下において、有機炭素原
料の気体を流通させながら熱分解させる。この場合の反
応温度（熱分解温度）は、１１００〜１２５０℃、好ま
しくは１１５０〜１２００℃である。有機炭素原料の気
体の流通速度は、ガス空間速度（ＧＨＳＶ）で、２００
００〜２０００００ｈｒ-1、好ましくは３００００〜１
５００００ｈｒ-1である。前記有機炭素原料としては、
特に制約されず、高温で炭素化されるものであればよ
い。このようなものとしては、メタン、エタン、プロパ
ン、ブタン等の飽和炭化水素；エチレン、プロピレン、
ブテン、イソブテン等の不飽和炭化水素；アセチレン等
のアセチレン系化合物；ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、ナフタレン等の芳香族炭化水素、これらの混合物
（例えば、ナフサや軽油等）等が包含される。前記有機
炭素原料を熱分解する場合、その気体中にはアルゴンガ
スや水素ガスをキャリアーガスとして混入することがで
きる。また、有機炭素原料には、硫化水素やメルカプタ
ン等のイオウ化合物を適量加えることができる。
【０００７】前記反応により、その活性基体上にはＣＮ
Ｔが生成されるが、このＣＮＴは、その基体上に均一方
向（通常、その基体表面に対して垂直方向）に成長した
高品質のものである。
Ｔが生成されるが、このＣＮＴは、その基体上に均一方
向（通常、その基体表面に対して垂直方向）に成長した
高品質のものである。
【０００８】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。
する。
【０００９】実施例１ 縦：８ｍｍ、横：２ｍｍ、厚さ１ｍｍのＳｉ基板の上面
（面積：１６ｍｍ2）に、１ｍ2当り、ニッケル０．００
２モルを真空蒸着法により蒸着させた。得られた活性Ｓ
ｉ基板を電気炉に挿通し、１２００℃に加熱し、メタン
ガスを３０ｃｃ／分、水素ガスを７０ｃｃ／分及びアル
ゴンガスを４００ｃｃ／分の速度で５分間流通させた。
その結果、Ｓｉ基板上には、ＣＮＴが堆積したが、この
ものは、その基板に対して垂直方向に均一に配向したも
のであり、その直径は１００ｎｍ程度であった。
（面積：１６ｍｍ2）に、１ｍ2当り、ニッケル０．００
２モルを真空蒸着法により蒸着させた。得られた活性Ｓ
ｉ基板を電気炉に挿通し、１２００℃に加熱し、メタン
ガスを３０ｃｃ／分、水素ガスを７０ｃｃ／分及びアル
ゴンガスを４００ｃｃ／分の速度で５分間流通させた。
その結果、Ｓｉ基板上には、ＣＮＴが堆積したが、この
ものは、その基板に対して垂直方向に均一に配向したも
のであり、その直径は１００ｎｍ程度であった。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、基体上にＣＮＴを均一
方向に成長させることが可能であり、基体上に均一方向
に成長した高品質のＣＮＴを大きな面積に生成させるこ
とが可能となる。
方向に成長させることが可能であり、基体上に均一方向
に成長した高品質のＣＮＴを大きな面積に生成させるこ
とが可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石倉 威文 東京都港区海岸１−５−20 東京瓦斯株式 会社内 (72)発明者 湯村 守雄 茨城県つくば市東１丁目１番地 工業技術 院物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 大嶋 哲 茨城県つくば市東１丁目１番地 工業技術 院物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 藤原 修三 茨城県つくば市東１丁目１番地 工業技術 院物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 古賀 義紀 茨城県つくば市東１丁目１番地 工業技術 院物質工学工業技術研究所内 Ｆターム(参考） 4G046 CA02 CB03 CC06 4K030 AA09 AA10 BA27 CA04 CA12 FA10 4L037 CS03 FA03 FA04 PA03 PA05 PA06 PA12
Claims (4)
- 【請求項１】 基体上に触媒金属を０．００１〜０．０
０５モル／ｍ2の割合で蒸着させて形成した活性基体上
に、１１００〜１２５０℃の温度において、有機炭素原
料の気体を流通させて熱分解させ、該活性基体上にカー
ボンナノチューブを生成させることを特徴とするカーボ
ンナノチューブの製造方法。 - 【請求項２】 基体に垂直方向に均一に配向したカーボ
ンナノチューブを生成する請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 該触媒金属が、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮ
ｉの中から選ばれる少なくとも１種である請求項１又は
２に記載の方法。 - 【請求項４】 該有機炭素原料としてメタンを用いる請
求項１〜３のいずれかに記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000379353A JP2002180252A (ja) | 2000-12-13 | 2000-12-13 | カーボンナノチューブの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000379353A JP2002180252A (ja) | 2000-12-13 | 2000-12-13 | カーボンナノチューブの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002180252A true JP2002180252A (ja) | 2002-06-26 |
Family
ID=18847746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000379353A Pending JP2002180252A (ja) | 2000-12-13 | 2000-12-13 | カーボンナノチューブの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002180252A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100510717B1 (ko) * | 2002-09-06 | 2005-08-31 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 액정표시장치 및 그 제조방법 |
| JP2006069805A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Honda Motor Co Ltd | 微細炭素繊維の製造方法 |
| JP2008143736A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Denso Corp | カーボンナノチューブ製造装置及びその製造方法 |
| US7582507B2 (en) | 2002-08-02 | 2009-09-01 | Nec Corporation | Catalyst support substrate, method for growing carbon nanotubes using the same, and the transistor using carbon nanotubes |
| JP2010090006A (ja) * | 2008-10-09 | 2010-04-22 | Toshiba Corp | ナノカーボン生成システム |
| JP5029603B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2012-09-19 | 富士通株式会社 | カーボンナノチューブの製造方法 |
| US8784562B2 (en) | 2009-04-09 | 2014-07-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Carbon nanotube production process and carbon nanotube production apparatus |
-
2000
- 2000-12-13 JP JP2000379353A patent/JP2002180252A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7582507B2 (en) | 2002-08-02 | 2009-09-01 | Nec Corporation | Catalyst support substrate, method for growing carbon nanotubes using the same, and the transistor using carbon nanotubes |
| KR100510717B1 (ko) * | 2002-09-06 | 2005-08-31 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 액정표시장치 및 그 제조방법 |
| JP2006069805A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Honda Motor Co Ltd | 微細炭素繊維の製造方法 |
| JP4545530B2 (ja) * | 2004-08-31 | 2010-09-15 | 本田技研工業株式会社 | 微細炭素繊維の製造方法 |
| JP5029603B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2012-09-19 | 富士通株式会社 | カーボンナノチューブの製造方法 |
| JP2008143736A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Denso Corp | カーボンナノチューブ製造装置及びその製造方法 |
| US8084011B2 (en) | 2006-12-08 | 2011-12-27 | Denso Corporation | Method and apparatus for manufacturing carbon nanotube |
| JP2010090006A (ja) * | 2008-10-09 | 2010-04-22 | Toshiba Corp | ナノカーボン生成システム |
| US8784562B2 (en) | 2009-04-09 | 2014-07-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Carbon nanotube production process and carbon nanotube production apparatus |
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