JP2003020215A - カーボンナノホーン集合体の製造方法 - Google Patents
カーボンナノホーン集合体の製造方法Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 つぼみ状とダリア状のカーボンナノホーン集
合体を、それぞれを単独に、高収率で得ることができる
カーボンナノホーン集合体の製造方法を提供する。 【解決手段】 不活性ガスの原子量あるいは分子量に応
じて圧力を制御した雰囲気中で、固体状炭素単体物質を
蒸発させて炭素蒸気を不活性ガス中に放出させること
で、カーボンナノホーンが先端を外周面にして集合した
カーボンナノホーン集合体を、形状および大きさを制御
して得るようにする。
合体を、それぞれを単独に、高収率で得ることができる
カーボンナノホーン集合体の製造方法を提供する。 【解決手段】 不活性ガスの原子量あるいは分子量に応
じて圧力を制御した雰囲気中で、固体状炭素単体物質を
蒸発させて炭素蒸気を不活性ガス中に放出させること
で、カーボンナノホーンが先端を外周面にして集合した
カーボンナノホーン集合体を、形状および大きさを制御
して得るようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、カーボン
ナノホーン集合体の製造方法に関するものである。さら
に詳しくは、この出願の発明は、つぼみ状とダリア状の
カーボンナノホーン集合体を、それぞれを単独に、８０
〜９０％以上の高純度で得ることができるカーボンナノ
ホーン集合体の製造方法に関するものである。
ナノホーン集合体の製造方法に関するものである。さら
に詳しくは、この出願の発明は、つぼみ状とダリア状の
カーボンナノホーン集合体を、それぞれを単独に、８０
〜９０％以上の高純度で得ることができるカーボンナノ
ホーン集合体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】近年、ナノメートルスケール
の微細構造を有する炭素物質が、単層もしくは多層のカ
ーボンナノチューブやカーボンナノホーン、フラーレ
ン、ナノカプセル等として注目されている。
の微細構造を有する炭素物質が、単層もしくは多層のカ
ーボンナノチューブやカーボンナノホーン、フラーレ
ン、ナノカプセル等として注目されている。
【０００３】これらのうちカーボンナノホーンは、単一
では一枚のグラファイトシートが直径２ｎｍ〜３ｎｍ程
度の円筒状に丸まり、その先端部が先端角約２０°の円
錐状となった形状を有している。このようなカーボンナ
ノホーンが多数集合して円錐状の先端部を外側にして互
いに結びつき、ダリアの花状の集合体を形成しているも
のをダリア状（ｄａｈｌｉａ−ｌｉｋｅ）カーボンナノ
ホーン集合体と呼んでいる。このダリア状カーボンナノ
ホーン集合体は、エタノール吸着量が市販の活性炭より
も優れており、また、酸素などで部分的に燃焼させて孔
を開けると各種ガスを選択的に吸着することが、この出
願の発明者らにより明らかにされている。
では一枚のグラファイトシートが直径２ｎｍ〜３ｎｍ程
度の円筒状に丸まり、その先端部が先端角約２０°の円
錐状となった形状を有している。このようなカーボンナ
ノホーンが多数集合して円錐状の先端部を外側にして互
いに結びつき、ダリアの花状の集合体を形成しているも
のをダリア状（ｄａｈｌｉａ−ｌｉｋｅ）カーボンナノ
ホーン集合体と呼んでいる。このダリア状カーボンナノ
ホーン集合体は、エタノール吸着量が市販の活性炭より
も優れており、また、酸素などで部分的に燃焼させて孔
を開けると各種ガスを選択的に吸着することが、この出
願の発明者らにより明らかにされている。
【０００４】また、ダリア状カーボンナノホーン集合体
以外にも、つぼみ状（ｂｕｄ−ｌｉｋｅ）カーボンナノ
ホーン集合体の存在が知られている。つぼみ状カーボン
ナノホーン集合体は、直径０．３ｎｍ〜３ｎｍ程度、長
さ数ｎｍ〜５０ｎｍ程度のほぼチューブ状のカーボンナ
ノホーンが多数集合した球状体である。ダリア状カーボ
ンナノホーン集合体とは違ってその表面に角状の突起は
見られず、かなり滑らかな表面を有し、ダリアの花に対
してつぼみ状と表現されている。そして、ダリア状のも
のと同様に、従来の活性炭よりも優れた吸着特性を持つ
こと等が期待されている。
以外にも、つぼみ状（ｂｕｄ−ｌｉｋｅ）カーボンナノ
ホーン集合体の存在が知られている。つぼみ状カーボン
ナノホーン集合体は、直径０．３ｎｍ〜３ｎｍ程度、長
さ数ｎｍ〜５０ｎｍ程度のほぼチューブ状のカーボンナ
ノホーンが多数集合した球状体である。ダリア状カーボ
ンナノホーン集合体とは違ってその表面に角状の突起は
見られず、かなり滑らかな表面を有し、ダリアの花に対
してつぼみ状と表現されている。そして、ダリア状のも
のと同様に、従来の活性炭よりも優れた吸着特性を持つ
こと等が期待されている。
【０００５】これらのカーボンナノホーン集合体は、例
えば、Ａｒ７６０Ｔｏｒｒ程度の雰囲気下で、ＣＯ2レ
ーザーを炭素源に照射することでダリア状カーボンナノ
ホーン集合体が得られることが知られている。例えばこ
の条件の場合、得られるダリア状カーボンナノホーン集
合体の直径は約８０ｎｍ程度で、収率は７５％程度とな
る。この収率は、レーザー強度を制御することによって
ある程度は最適化できるものの、実際には７５％程度が
限界であった。またカーボンナノホーン集合体の直径
（大きさ）の制御は不可能であった。
えば、Ａｒ７６０Ｔｏｒｒ程度の雰囲気下で、ＣＯ2レ
ーザーを炭素源に照射することでダリア状カーボンナノ
ホーン集合体が得られることが知られている。例えばこ
の条件の場合、得られるダリア状カーボンナノホーン集
合体の直径は約８０ｎｍ程度で、収率は７５％程度とな
る。この収率は、レーザー強度を制御することによって
ある程度は最適化できるものの、実際には７５％程度が
限界であった。またカーボンナノホーン集合体の直径
（大きさ）の制御は不可能であった。
【０００６】そしてつぼみ状カーボンナノホーン集合体
については、ダリア状カーボンナノホーン集合体やアモ
ルファス炭素との混合物として得られるためにさらに収
率が低く、両者の収率を併せても６０％と低いものであ
った。そのため、つぼみ状カーボンナノホーン集合体に
ついては、単独でまとまった量を製造することが困難で
あり、その性質や応用に関する研究は殆どなされていな
かった。
については、ダリア状カーボンナノホーン集合体やアモ
ルファス炭素との混合物として得られるためにさらに収
率が低く、両者の収率を併せても６０％と低いものであ
った。そのため、つぼみ状カーボンナノホーン集合体に
ついては、単独でまとまった量を製造することが困難で
あり、その性質や応用に関する研究は殆どなされていな
かった。
【０００７】このように、カーボンナノホーン集合体に
ついては、その特異なナノスケール微細構造そのものに
ついての検索とともに、生成方法、条件と構造との関係
についてのさらなる精力的な検討が求められている状況
にある。そして、これまで得られてきている知見を超
え、カーボンナノホーン集合体の技術的可能性とその展
望を開くことが必要とされている。
ついては、その特異なナノスケール微細構造そのものに
ついての検索とともに、生成方法、条件と構造との関係
についてのさらなる精力的な検討が求められている状況
にある。そして、これまで得られてきている知見を超
え、カーボンナノホーン集合体の技術的可能性とその展
望を開くことが必要とされている。
【０００８】そこで、この出願の発明は、以上の通りの
事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を
解消し、つぼみ状とダリア状のカーボンナノホーン集合
体を、それぞれを単独に、高収率で得ることができるカ
ーボンナノホーン集合体の製造方法を提供することを課
題としている。
事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を
解消し、つぼみ状とダリア状のカーボンナノホーン集合
体を、それぞれを単独に、高収率で得ることができるカ
ーボンナノホーン集合体の製造方法を提供することを課
題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そこで、この出願の発明
は、上記の課題を解決するものとして、以下の通りの発
明を提供する。
は、上記の課題を解決するものとして、以下の通りの発
明を提供する。
【００１０】すなわち、まず第１には、この出願の発明
は、不活性ガスの原子量あるいは分子量に応じて圧力を
制御した雰囲気中で、固体状炭素単体物質を蒸発させて
炭素蒸気を不活性ガス中に放出させることで、カーボン
ナノホーンが先端を外周面にして集合したカーボンナノ
ホーン集合体を、形状および大きさを制御して得ること
を特徴とするカーボンナノホーン集合体の製造方法を提
供する。
は、不活性ガスの原子量あるいは分子量に応じて圧力を
制御した雰囲気中で、固体状炭素単体物質を蒸発させて
炭素蒸気を不活性ガス中に放出させることで、カーボン
ナノホーンが先端を外周面にして集合したカーボンナノ
ホーン集合体を、形状および大きさを制御して得ること
を特徴とするカーボンナノホーン集合体の製造方法を提
供する。
【００１１】そして、この出願の発明は、第２には、不
活性ガスの温度を制御した雰囲気中で、固体状炭素単体
物質を蒸発させて炭素蒸気を不活性ガス中に放出させる
ことで、大きさが制御されたカーボンナノホーン集合体
を得ることを特徴とするカーボンナノホーン集合体の製
造方法を、第３には、固体状炭素単体物質の蒸発はレー
ザー照射によるものであることを特徴とするカーボンナ
ノホーン集合体の製造方法を提供する。
活性ガスの温度を制御した雰囲気中で、固体状炭素単体
物質を蒸発させて炭素蒸気を不活性ガス中に放出させる
ことで、大きさが制御されたカーボンナノホーン集合体
を得ることを特徴とするカーボンナノホーン集合体の製
造方法を、第３には、固体状炭素単体物質の蒸発はレー
ザー照射によるものであることを特徴とするカーボンナ
ノホーン集合体の製造方法を提供する。
【００１２】また、この出願の発明は、上記いずれかの
製造方法において、第４には、不活性ガス雰囲気を室温
で、Ａｒ７００Ｔｏｒｒ以上に制御することで、ダリア
状カーボンナノホーン集合体を得ることを特徴とするカ
ーボンナノホーン集合体の製造方法を、第５には、不活
性ガス雰囲気を室温で、Ｈｅ３００Ｔｏｒｒ以上、Ｎ 2
３００Ｔｏｒｒ以上あるいはＡｒ１５０〜７００Ｔｏｒ
ｒに制御することで、つぼみ状カーボンナノホーン集合
体を得ることを特徴とするカーボンナノホーン集合体の
製造方法を提供する。
製造方法において、第４には、不活性ガス雰囲気を室温
で、Ａｒ７００Ｔｏｒｒ以上に制御することで、ダリア
状カーボンナノホーン集合体を得ることを特徴とするカ
ーボンナノホーン集合体の製造方法を、第５には、不活
性ガス雰囲気を室温で、Ｈｅ３００Ｔｏｒｒ以上、Ｎ 2
３００Ｔｏｒｒ以上あるいはＡｒ１５０〜７００Ｔｏｒ
ｒに制御することで、つぼみ状カーボンナノホーン集合
体を得ることを特徴とするカーボンナノホーン集合体の
製造方法を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】この出願の発明は、上記の通りの
特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
【００１４】まず、この出願の発明が提供するカーボン
ナノホーン集合体の製造方法は、不活性ガスの原子量あ
るいは分子量に応じて圧力を制御した雰囲気中で、固体
状炭素単体物質を蒸発させて炭素蒸気を不活性ガス中に
放出させることで、カーボンナノホーンが先端を外周面
にして集合したカーボンナノホーン集合体を、形状およ
び大きさを制御して得るようにしている。公知のカーボ
ンナノホーン集合体の製造方法として、収率を高めるた
めに炭素を蒸発させるためのレーザーの強度のみを制御
する方法が知られているが、この出願の発明の方法は、
その目的および手段を異にした、全く新しい方法を提供
するものである。すなわち、カーボンナノホーン集合体
を製造する不活性ガス雰囲気の条件を、不活性ガスの原
子量あるいは分子量（つまり不活性ガスの種類）と、圧
力および温度について制御することで、カーボンナノホ
ーン集合体を、ダリア状あるいはつぼみ状の任意の形状
および大きさのものとして得ることができるのである。
なお、この出願の発明における“ダリア状”との表現
は、従来法で得られるカーボンナノホーン集合体のよう
に、多数のカーボンナノホーンが円錐状の先端部を外側
にして集合した球状体が、まるでダリアの花のように見
えることを表現しているものである。また、“つぼみ
状”とは、ダリア状と比較して、集合体の表面に角状の
突起は見られず滑らかであって、まるでダリアの花びら
の突起が形成される前のつぼみともとれることからその
ように表現しているものである。
ナノホーン集合体の製造方法は、不活性ガスの原子量あ
るいは分子量に応じて圧力を制御した雰囲気中で、固体
状炭素単体物質を蒸発させて炭素蒸気を不活性ガス中に
放出させることで、カーボンナノホーンが先端を外周面
にして集合したカーボンナノホーン集合体を、形状およ
び大きさを制御して得るようにしている。公知のカーボ
ンナノホーン集合体の製造方法として、収率を高めるた
めに炭素を蒸発させるためのレーザーの強度のみを制御
する方法が知られているが、この出願の発明の方法は、
その目的および手段を異にした、全く新しい方法を提供
するものである。すなわち、カーボンナノホーン集合体
を製造する不活性ガス雰囲気の条件を、不活性ガスの原
子量あるいは分子量（つまり不活性ガスの種類）と、圧
力および温度について制御することで、カーボンナノホ
ーン集合体を、ダリア状あるいはつぼみ状の任意の形状
および大きさのものとして得ることができるのである。
なお、この出願の発明における“ダリア状”との表現
は、従来法で得られるカーボンナノホーン集合体のよう
に、多数のカーボンナノホーンが円錐状の先端部を外側
にして集合した球状体が、まるでダリアの花のように見
えることを表現しているものである。また、“つぼみ
状”とは、ダリア状と比較して、集合体の表面に角状の
突起は見られず滑らかであって、まるでダリアの花びら
の突起が形成される前のつぼみともとれることからその
ように表現しているものである。
【００１５】この出願の発明の方法において、固体状炭
素単体物質としては、たとえば丸棒状焼結炭素や圧縮成
形炭素等を用いることができる。この固体状炭素単体物
質を蒸発させて、カーボンナノホーンの形成源となる炭
素蒸気を不活性ガス中に放出させる。固体状炭素単体物
質の蒸発の手段としては、たとえばレーザー光やアーク
等を照射して固体状炭素単体物質を３，０００〜２０，
０００℃程度の高温に加熱することなどが例示される。
素単体物質としては、たとえば丸棒状焼結炭素や圧縮成
形炭素等を用いることができる。この固体状炭素単体物
質を蒸発させて、カーボンナノホーンの形成源となる炭
素蒸気を不活性ガス中に放出させる。固体状炭素単体物
質の蒸発の手段としては、たとえばレーザー光やアーク
等を照射して固体状炭素単体物質を３，０００〜２０，
０００℃程度の高温に加熱することなどが例示される。
【００１６】炭素の蒸発にレーザー光を使用する場合に
は、出力が２０Ｗ以上で、パルス幅が２０〜５００ｍｓ
の、たとえばＣＯ2ガスレーザー光などの高出力レーザ
ーを利用することができる。好ましくは連続発振のレー
ザーである。この出願の発明においても、公知の方法の
ごとくレーザーの強度を制御することはもちろん有効で
ある。ただし、レーザー強度を最適範囲より大きくする
と得られるカーボンナノホーン集合体の純度が低下して
しまい、また逆に最適範囲より弱くすると炭素の蒸発量
が減少してしまうので注意する必要がある。レーザー光
は、固体状炭素単体物質の表面に対して適当な角度で照
射する。具体的には、たとえば、レーザー光の照射角度
は、前記の固体状炭素単体物質表面と照射レーザー光と
の角度として１００〜１７０°、より好ましくは１２０
〜１４０°の範囲である。照射時のレーザー光の固体物
質表面へのスポット径は、０．５〜５ｍｍ程度とするこ
とが例示される。
は、出力が２０Ｗ以上で、パルス幅が２０〜５００ｍｓ
の、たとえばＣＯ2ガスレーザー光などの高出力レーザ
ーを利用することができる。好ましくは連続発振のレー
ザーである。この出願の発明においても、公知の方法の
ごとくレーザーの強度を制御することはもちろん有効で
ある。ただし、レーザー強度を最適範囲より大きくする
と得られるカーボンナノホーン集合体の純度が低下して
しまい、また逆に最適範囲より弱くすると炭素の蒸発量
が減少してしまうので注意する必要がある。レーザー光
は、固体状炭素単体物質の表面に対して適当な角度で照
射する。具体的には、たとえば、レーザー光の照射角度
は、前記の固体状炭素単体物質表面と照射レーザー光と
の角度として１００〜１７０°、より好ましくは１２０
〜１４０°の範囲である。照射時のレーザー光の固体物
質表面へのスポット径は、０．５〜５ｍｍ程度とするこ
とが例示される。
【００１７】上記の固体状炭素単体物質の蒸発は、この
出願の発明の方法において特徴的な、制御された不活性
ガス雰囲気下で行われる。この出願の発明において、不
活性ガスとしては、Ａｒ（アルゴン）、Ｈｅ（ヘリウ
ム）等に代表される希ガスやＮ2（窒素）ガス等をはじ
めとする反応不活性なガスを、単体または２種以上の混
合気体として用いることができる。また、不活性ガス雰
囲気の圧力は、前記の不活性ガスの種類と相互に関連し
てカーボンナノホーン集合体の形状に影響を与えるため
一概に示すことはできないが、およそ１５０Ｔｏｒｒ以
上の範囲でさまざまに調整することができる。これらの
不活性ガスは、炭素のレーザー蒸発が行われる容器内を
一旦１０-2Ｐａ以下に減圧して排気した後に導入するこ
とが好ましい。
出願の発明の方法において特徴的な、制御された不活性
ガス雰囲気下で行われる。この出願の発明において、不
活性ガスとしては、Ａｒ（アルゴン）、Ｈｅ（ヘリウ
ム）等に代表される希ガスやＮ2（窒素）ガス等をはじ
めとする反応不活性なガスを、単体または２種以上の混
合気体として用いることができる。また、不活性ガス雰
囲気の圧力は、前記の不活性ガスの種類と相互に関連し
てカーボンナノホーン集合体の形状に影響を与えるため
一概に示すことはできないが、およそ１５０Ｔｏｒｒ以
上の範囲でさまざまに調整することができる。これらの
不活性ガスは、炭素のレーザー蒸発が行われる容器内を
一旦１０-2Ｐａ以下に減圧して排気した後に導入するこ
とが好ましい。
【００１８】上記の範囲で不活性ガスの種類および圧力
を制御することで、カーボンナノホーン集合体を、ダリ
ア状あるいはつぼみ状の任意の一方のものとして得るこ
とができる。このようなカーボンナノホーン集合体の形
状の制御は、雰囲気ガスの種類、特に原子量あるいは分
子量と、圧力との２つの因子を相関的に制御することで
実現されていると考えられる。また、不活性ガスの原子
量あるいは分子量、および圧力を制御することで、カー
ボンナノホーン集合体の大きさを制御することができ
る。さらに驚くべきことに、この出願の発明の方法にお
いて、ダリア状あるいはつぼみ状カーボンナノホーン集
合体の収率は、８０〜９０％程度、あるいはそれ以上
と、従来に見られないほど高めることが可能となる。
を制御することで、カーボンナノホーン集合体を、ダリ
ア状あるいはつぼみ状の任意の一方のものとして得るこ
とができる。このようなカーボンナノホーン集合体の形
状の制御は、雰囲気ガスの種類、特に原子量あるいは分
子量と、圧力との２つの因子を相関的に制御することで
実現されていると考えられる。また、不活性ガスの原子
量あるいは分子量、および圧力を制御することで、カー
ボンナノホーン集合体の大きさを制御することができ
る。さらに驚くべきことに、この出願の発明の方法にお
いて、ダリア状あるいはつぼみ状カーボンナノホーン集
合体の収率は、８０〜９０％程度、あるいはそれ以上
と、従来に見られないほど高めることが可能となる。
【００１９】より具体的には、たとえば、不活性ガスと
してＡｒを用い、雰囲気圧を約７００Ｔｏｒｒ以上に制
御することで、ダリア状カーボンナノホーン集合体を単
独で、収率９０％以上で得られることが例示される。ま
た、不活性ガスとしてＡｒを用いた場合でも、雰囲気圧
を約１５０〜７００Ｔｏｒｒと低く制御することで、つ
ぼみ状カーボンナノホーン集合体を単独で得ることがで
き、より限定的には、雰囲気圧を約４００〜６００Ｔｏ
ｒｒの範囲で制御することで、つぼみ状カーボンナノホ
ーン集合体を単独で収率８０％以上で得られることなど
が例示される。
してＡｒを用い、雰囲気圧を約７００Ｔｏｒｒ以上に制
御することで、ダリア状カーボンナノホーン集合体を単
独で、収率９０％以上で得られることが例示される。ま
た、不活性ガスとしてＡｒを用いた場合でも、雰囲気圧
を約１５０〜７００Ｔｏｒｒと低く制御することで、つ
ぼみ状カーボンナノホーン集合体を単独で得ることがで
き、より限定的には、雰囲気圧を約４００〜６００Ｔｏ
ｒｒの範囲で制御することで、つぼみ状カーボンナノホ
ーン集合体を単独で収率８０％以上で得られることなど
が例示される。
【００２０】また不活性ガスの分子量（原子量）が小さ
すぎる場合には、ダリア状カーボンナノホーン集合体は
単独で得られにくい傾向がある。たとえば、Ａｒ（原子
量４０）以外の、Ｈｅ（原子量４）の場合には、雰囲気
圧を約７００Ｔｏｒｒに制御することで、またＮ2（分
子量２８）の場合には、雰囲気圧を４００〜６００Ｔｏ
ｒｒ程度とすることで、つぼみ状カーボンナノホーン集
合体を収率８０％で得ることができる。上記の圧力範囲
よりも低く、Ａｒ１５０Ｔｏｒｒ以下、Ｈｅ３００Ｔｏ
ｒｒ以下、Ｎ2１５０Ｔｏｒｒ以下の圧力とすると、ア
モルファス炭素が得られることになる。
すぎる場合には、ダリア状カーボンナノホーン集合体は
単独で得られにくい傾向がある。たとえば、Ａｒ（原子
量４０）以外の、Ｈｅ（原子量４）の場合には、雰囲気
圧を約７００Ｔｏｒｒに制御することで、またＮ2（分
子量２８）の場合には、雰囲気圧を４００〜６００Ｔｏ
ｒｒ程度とすることで、つぼみ状カーボンナノホーン集
合体を収率８０％で得ることができる。上記の圧力範囲
よりも低く、Ａｒ１５０Ｔｏｒｒ以下、Ｈｅ３００Ｔｏ
ｒｒ以下、Ｎ2１５０Ｔｏｒｒ以下の圧力とすると、ア
モルファス炭素が得られることになる。
【００２１】したがって、分子量（原子量）が小さい不
活性ガスであっても、雰囲気圧を十分高く制御すること
でダリア状カーボンナノホーン集合体が得られること
が、また、分子量（原子量）がより大きな不活性ガスで
あれば、雰囲気圧を低く制御してもダリア状カーボンナ
ノホーン集合体が得られることが予想される。
活性ガスであっても、雰囲気圧を十分高く制御すること
でダリア状カーボンナノホーン集合体が得られること
が、また、分子量（原子量）がより大きな不活性ガスで
あれば、雰囲気圧を低く制御してもダリア状カーボンナ
ノホーン集合体が得られることが予想される。
【００２２】カーボンナノホーン集合体の大きさ（直
径）についても、形状と同様に不活性ガスの分子量（原
子量）および圧力によって変化し、不活性ガスの圧力を
低下させると直径が減少し、また、不活性ガスの分子量
（原子量）を低下させることによっても減少する。
径）についても、形状と同様に不活性ガスの分子量（原
子量）および圧力によって変化し、不活性ガスの圧力を
低下させると直径が減少し、また、不活性ガスの分子量
（原子量）を低下させることによっても減少する。
【００２３】またこの出願の発明においては、不活性ガ
ス雰囲気の温度を制御することでも、カーボンナノホー
ン集合体の大きさを制御することが可能とされる。カー
ボンナノホーン集合体の製造において、不活性ガス雰囲
気の温度は、一般的には１５〜３５℃程度の室温でよい
が、この出願の発明においては、不活性ガス雰囲気の温
度をより高温にすることで、カーボンナノホーン集合体
の大きさを大きくすることも可能とされる。より好適に
は、１００℃〜２０００度程度の範囲とすることで、室
温の場合に比べて２〜３倍程度の直径のダリア状または
つぼみ状のカーボンナノホーン集合体を得ることができ
る。
ス雰囲気の温度を制御することでも、カーボンナノホー
ン集合体の大きさを制御することが可能とされる。カー
ボンナノホーン集合体の製造において、不活性ガス雰囲
気の温度は、一般的には１５〜３５℃程度の室温でよい
が、この出願の発明においては、不活性ガス雰囲気の温
度をより高温にすることで、カーボンナノホーン集合体
の大きさを大きくすることも可能とされる。より好適に
は、１００℃〜２０００度程度の範囲とすることで、室
温の場合に比べて２〜３倍程度の直径のダリア状または
つぼみ状のカーボンナノホーン集合体を得ることができ
る。
【００２４】以上のようなこの出願の発明によると、カ
ーボンナノホーン集合体の形状および直径の制御が可能
となり、必要な構造や大きさの試料を適宜製造すること
ができる。
ーボンナノホーン集合体の形状および直径の制御が可能
となり、必要な構造や大きさの試料を適宜製造すること
ができる。
【００２５】従来より報告されているカーボンナノホー
ン集合体は、ダリア状カーボンナノホーン集合体につい
ては直径１２０ｎｍ以下、代表的には１００ｎｍ程度
で、つぼみ状カーボンナノホーン集合体については直径
１００ｎｍ以下、代表的には７０ｎｍであり、それらが
混在したものとして得られていたが、この出願の発明に
よって、目的とする構造および大きさの試料を確実に得
ることができ、カーボンナノホーン集合体の各種の応用
研究等においても極めて有用である。
ン集合体は、ダリア状カーボンナノホーン集合体につい
ては直径１２０ｎｍ以下、代表的には１００ｎｍ程度
で、つぼみ状カーボンナノホーン集合体については直径
１００ｎｍ以下、代表的には７０ｎｍであり、それらが
混在したものとして得られていたが、この出願の発明に
よって、目的とする構造および大きさの試料を確実に得
ることができ、カーボンナノホーン集合体の各種の応用
研究等においても極めて有用である。
【００２６】以下、添付した図面に沿って実施例を示
し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明す
る。
し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明す
る。
【００２７】
【実施例】室温下、不活性ガス雰囲気の３０×３０×２
５ｃｍ3のアクリルチャンバー内で、グラファイト原料
をレーザー蒸発させた。レーザーとしては、波長１０．
６μｍ、パワー密度２０ｋＷ／ｃｍ2、パルス幅５００
ｍｓ、１ＨｚのＣＯ2レーザーを用いた。不活性ガスに
はＨｅ，Ｎ2，Ａｒをそれぞれで用い、１６０〜７６０
Ｔｏｒｒの範囲で一定圧を保ちながら、流量を約３０ｌ
／ｍｉｎに調整した。
５ｃｍ3のアクリルチャンバー内で、グラファイト原料
をレーザー蒸発させた。レーザーとしては、波長１０．
６μｍ、パワー密度２０ｋＷ／ｃｍ2、パルス幅５００
ｍｓ、１ＨｚのＣＯ2レーザーを用いた。不活性ガスに
はＨｅ，Ｎ2，Ａｒをそれぞれで用い、１６０〜７６０
Ｔｏｒｒの範囲で一定圧を保ちながら、流量を約３０ｌ
／ｍｉｎに調整した。
【００２８】生成物としてのカーボンナノホーン集合体
は、雰囲気ガスとともにトランスファーチューブ内を移
動させ、チューブ単のフィルターで捕獲した。 ＜Ｉ＞ 雰囲気ガスをＡｒ７６０Ｔｏｒｒとした場合に
得られたカーボンナノホーン集合体の電子顕微鏡像を図
１に示した。ダリア状カーボンナノホーン集合体が単独
で得られたことが確認された。収率は９０％であった。
このダリア状カーボンナノホーン集合体の直径は、平均
約１００ｎｍであった。
は、雰囲気ガスとともにトランスファーチューブ内を移
動させ、チューブ単のフィルターで捕獲した。 ＜Ｉ＞ 雰囲気ガスをＡｒ７６０Ｔｏｒｒとした場合に
得られたカーボンナノホーン集合体の電子顕微鏡像を図
１に示した。ダリア状カーボンナノホーン集合体が単独
で得られたことが確認された。収率は９０％であった。
このダリア状カーボンナノホーン集合体の直径は、平均
約１００ｎｍであった。
【００２９】一方、雰囲気ガスをＨｅ７６０Ｔｏｒｒと
した場合に得られたカーボンナノホーン集合体の電子顕
微鏡像を図２に示した。つぼみ状カーボンナノホーン集
合体が単独で得られたことが確認された。 ＜II＞ また、図３に、この実施例におけるカーボンナ
ノホーン集合体の収率と雰囲気ガス圧の関係を、ガス種
およびカーボンナノホーン集合体の形状について示し
た。図３に示したように、雰囲気ガスの圧力をＮ2７６
０Ｔｏｒｒ、Ａｒ４００〜６００Ｔｏｒｒとした場合に
も、各々つぼみ状カーボンナノホーン集合体が高収率で
得られることが確認された。 ＜III＞ 図４に、実施例における雰囲気ガスの圧力と
得られたカーボンナノホーン集合体の直径を、雰囲気ガ
スの種類およびカーボンナノホーン集合体の形状ごとに
例示した。つぼみ状カーボンナノホーン集合体の直径
は、不活性ガスの種類および圧力によって変化し、不活
性ガスの圧力を低下させると直径が減少し、また、不活
性ガスの分子量（原子量）を低下させることによっても
減少することが示された。
した場合に得られたカーボンナノホーン集合体の電子顕
微鏡像を図２に示した。つぼみ状カーボンナノホーン集
合体が単独で得られたことが確認された。 ＜II＞ また、図３に、この実施例におけるカーボンナ
ノホーン集合体の収率と雰囲気ガス圧の関係を、ガス種
およびカーボンナノホーン集合体の形状について示し
た。図３に示したように、雰囲気ガスの圧力をＮ2７６
０Ｔｏｒｒ、Ａｒ４００〜６００Ｔｏｒｒとした場合に
も、各々つぼみ状カーボンナノホーン集合体が高収率で
得られることが確認された。 ＜III＞ 図４に、実施例における雰囲気ガスの圧力と
得られたカーボンナノホーン集合体の直径を、雰囲気ガ
スの種類およびカーボンナノホーン集合体の形状ごとに
例示した。つぼみ状カーボンナノホーン集合体の直径
は、不活性ガスの種類および圧力によって変化し、不活
性ガスの圧力を低下させると直径が減少し、また、不活
性ガスの分子量（原子量）を低下させることによっても
減少することが示された。
【００３０】また、Ａｒ７６０ＴｏｒｒおよびＡｒ６０
０Ｔｏｒｒの条件において雰囲気の温度を１２００℃に
高めた場合に、直径約１００〜１５０ｎｍのダリア状カ
ーボンナノホーン集合体および直径約１００〜１３０ｎ
ｍのつぼみ状カーボンナノホーン集合体がそれぞれ得ら
れた。
０Ｔｏｒｒの条件において雰囲気の温度を１２００℃に
高めた場合に、直径約１００〜１５０ｎｍのダリア状カ
ーボンナノホーン集合体および直径約１００〜１３０ｎ
ｍのつぼみ状カーボンナノホーン集合体がそれぞれ得ら
れた。
【００３１】もちろん、この発明は以上の例に限定され
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
ることは言うまでもない。
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
ることは言うまでもない。
【００３２】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、つぼみ状とダリア状のカーボンナノホーン集合体
を、それぞれ単独に、９０％程度あるはそれ以上の高収
率で得ることができるすることのできるカーボンナノホ
ーン集合体の製造方法が提供される。
って、つぼみ状とダリア状のカーボンナノホーン集合体
を、それぞれ単独に、９０％程度あるはそれ以上の高収
率で得ることができるすることのできるカーボンナノホ
ーン集合体の製造方法が提供される。
【図１】実施例において得られたダリア状カーボンナノ
ホーン集合体の電子顕微鏡像を例示した図である。
ホーン集合体の電子顕微鏡像を例示した図である。
【図２】実施例において得られたつぼみ状カーボンナノ
ホーン集合体の電子顕微鏡像を例示した図である。
ホーン集合体の電子顕微鏡像を例示した図である。
【図３】実施例におけるカーボンナノホーン集合体の収
率と雰囲気ガス圧の関係を、ガス種およびカーボンナノ
ホーン集合体の形状について例示した図である。
率と雰囲気ガス圧の関係を、ガス種およびカーボンナノ
ホーン集合体の形状について例示した図である。
【図４】実施例における雰囲気ガスの圧力と得られたカ
ーボンナノホーン集合体の直径を、雰囲気ガスの種類お
よびカーボンナノホーン集合体の形状ごとに例示した図
である。
ーボンナノホーン集合体の直径を、雰囲気ガスの種類お
よびカーボンナノホーン集合体の形状ごとに例示した図
である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 糟屋 大介
千葉県柏市明原１−７−25−903
(72)発明者 飯島 澄男
愛知県名古屋市天白区平針１−1110−402
(72)発明者 小海 文夫
茨城県つくば市梅園２−14−27
(72)発明者 高橋 邦充
千葉県野田市七光台344−１ ファミール
野田514
(72)発明者 湯田坂 雅子
茨城県つくば市東光台２−８−３
Ｆターム(参考） 4G046 CA00 CC02 CC06
4L037 CS01 CT06 FA02 PA19 PA21
PA24
Claims (5)
- 【請求項１】 不活性ガスの原子量あるいは分子量に応
じて圧力を制御した雰囲気中で、固体状炭素単体物質を
蒸発させて炭素蒸気を不活性ガス中に放出させること
で、カーボンナノホーンが先端を外周面にして集合した
カーボンナノホーン集合体を、形状および大きさを制御
して得ることを特徴とするカーボンナノホーン集合体の
製造方法。 - 【請求項２】 不活性ガスの温度を制御した雰囲気中
で、固体状炭素単体物質を蒸発させて炭素蒸気を不活性
ガス中に放出させることで、大きさが制御されたカーボ
ンナノホーン集合体を得ることを特徴とする請求項１記
載のカーボンナノホーン集合体の製造方法。 - 【請求項３】 固体状炭素単体物質の蒸発はレーザー照
射によるものであることを特徴とする請求項１または２
記載のカーボンナノホーン集合体の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１ないし３いずれかの製造方法に
おいて、不活性ガス雰囲気を室温で、Ａｒ７００Ｔｏｒ
ｒ以上に制御することで、ダリア状カーボンナノホーン
集合体を得ることを特徴とするカーボンナノホーン集合
体の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし３いずれかの製造方法に
おいて、不活性ガス雰囲気を室温、Ｈｅ３００Ｔｏｒｒ
以上、Ｎ2３００Ｔｏｒｒ以上、あるいはＡｒ１５０〜
７００Ｔｏｒｒに制御することで、つぼみ状カーボンナ
ノホーン集合体を得ることを特徴とするカーボンナノホ
ーン集合体の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001202347A JP2003020215A (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | カーボンナノホーン集合体の製造方法 |
| PCT/JP2001/010449 WO2003004411A1 (en) | 2001-07-03 | 2001-11-29 | Method for preparing carbon nano-horn aggregate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001202347A JP2003020215A (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | カーボンナノホーン集合体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003020215A true JP2003020215A (ja) | 2003-01-24 |
Family
ID=19039165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001202347A Pending JP2003020215A (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | カーボンナノホーン集合体の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003020215A (ja) |
| WO (1) | WO2003004411A1 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004103901A1 (ja) * | 2003-05-20 | 2004-12-02 | Nec Corporation | カーボンナノホーン集合体の製造方法 |
| WO2004103902A1 (ja) * | 2003-05-20 | 2004-12-02 | Nec Corporation | カーボンナノホーン製造装置およびカーボンナノホーンの製造方法 |
| WO2004113225A1 (ja) * | 2003-06-24 | 2004-12-29 | Nec Corporation | ナノカーボンの製造装置 |
| WO2011016344A1 (ja) * | 2009-08-07 | 2011-02-10 | アントーヒン エヴゲーニー | カーボンナノ構造体の製造方法および製造装置 |
| JP2012030979A (ja) * | 2010-07-28 | 2012-02-16 | Nagoya Univ | カーボンナノホーン集合体、およびその製造方法 |
| WO2012073700A1 (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-07 | Shimizu Hiroshi | カーボンナノホーンの製造方法および製造装置 |
| US8882970B2 (en) | 2006-04-24 | 2014-11-11 | Nec Corporation | Apparatus and method for manufacturing carbon nanohorns |
| JP2015044737A (ja) * | 2010-02-19 | 2015-03-12 | 株式会社インキュベーション・アライアンス | 炭素材料及びその製造方法 |
| CN109971231A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-07-05 | 上海利物盛企业集团有限公司 | 一种超疏水防腐自组装三维纳米材料的制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3365475B2 (ja) * | 1997-03-27 | 2003-01-14 | 三菱化学株式会社 | 単原子層カーボンナノチューブの製造方法 |
| JP4234812B2 (ja) * | 1998-07-25 | 2009-03-04 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 単層カーボンナノホーン構造体とその製造方法 |
-
2001
- 2001-07-03 JP JP2001202347A patent/JP2003020215A/ja active Pending
- 2001-11-29 WO PCT/JP2001/010449 patent/WO2003004411A1/ja active Application Filing
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| CN100371242C (zh) * | 2003-05-20 | 2008-02-27 | 日本电气株式会社 | 制造碳纳米角聚集体的方法 |
| US7501024B2 (en) | 2003-05-20 | 2009-03-10 | Nec Corporation | Carbon nanohorn producing device and carbon nanohorn producing method |
| WO2004113225A1 (ja) * | 2003-06-24 | 2004-12-29 | Nec Corporation | ナノカーボンの製造装置 |
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| JP2011051880A (ja) * | 2009-08-07 | 2011-03-17 | Nikolay Kuksanov | カーボンナノ構造体の製造方法および製造装置 |
| WO2011016344A1 (ja) * | 2009-08-07 | 2011-02-10 | アントーヒン エヴゲーニー | カーボンナノ構造体の製造方法および製造装置 |
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| JP2012116704A (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Hiroshi Shimizu | カーボンナノホーンの製造方法および製造装置 |
| CN109971231A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-07-05 | 上海利物盛企业集团有限公司 | 一种超疏水防腐自组装三维纳米材料的制备方法 |
| CN109971231B (zh) * | 2019-02-27 | 2020-04-17 | 上海利物盛企业集团有限公司 | 一种超疏水防腐自组装三维纳米材料的制备方法 |
| JP2022512339A (ja) * | 2019-02-27 | 2022-02-03 | 上海利物盛企業集団有限公司 | 超疎水性防腐自己組織化三次元ナノ材料およびその製造方法 |
| JP7201813B2 (ja) | 2019-02-27 | 2023-01-10 | 上海利物盛企業集団有限公司 | 超疎水性防腐自己組織化三次元ナノ材料およびその製造方法 |
Also Published As
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|---|---|
| WO2003004411A1 (en) | 2003-01-16 |
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