JP2003138431A - Carbon nanofiber and method for producing the same - Google Patents

Carbon nanofiber and method for producing the same

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JP2003138431A
JP2003138431A JP2001336116A JP2001336116A JP2003138431A JP 2003138431 A JP2003138431 A JP 2003138431A JP 2001336116 A JP2001336116 A JP 2001336116A JP 2001336116 A JP2001336116 A JP 2001336116A JP 2003138431 A JP2003138431 A JP 2003138431A
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carbon
carbon nanofiber
band
hydrogen
reactor
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JP2001336116A
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Japanese (ja)
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Yoshinori Hara
善則 原
Hide Terada
秀 寺田
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new carbon nanofiber. SOLUTION: This carbon nanofiber has >=0.9 strength ratio of D band to G band in a Raman spectrum.

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】本発明は特異なミクロ構造を
有するカーボンナノファイバー及びその製造方法に関す
るものである。本発明に係るカーボンナノファイバーは
黒鉛化度が高く、導電体、熱伝導体、触媒担体、黒鉛潤
滑材、黒鉛層間化合物のホスト材などとして用いるのに
好適である。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a carbon nanofiber having a unique microstructure and a method for producing the same. The carbon nanofiber according to the present invention has a high degree of graphitization and is suitable for use as a conductor, a heat conductor, a catalyst carrier, a graphite lubricant, a host material of a graphite intercalation compound, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】ベンゼンやメタンなどの炭化水素、又は
一酸化炭素から、気相で繊維状炭素、いわゆるカーボン
ナノファイバーを製造することに関しては多くの報告が
なされている。例えば一酸化炭素からは、繊維軸に対し
てグラファイト面が垂直に積層したプレイトレットと呼
ばれるミクロ構造を有するもの(特許第2890548
号公報参照)、V字型に積層したヘリングボーン構造を
有するもの、又は繊維軸に対して平行で円筒状の構造を
有するリボン構造のもの(R.T.Bakeret.a
l.,Journal of Catalysis,1
69,212(1997)参照)などが得られることが
知られている。しかしながら、従来報告されている一酸
化炭素からのカーボンナノファイバーの製造では、多く
の場合に非繊維状炭素が混在した種々のミクロ構造を有
するカーボンナノファイバーの混合物が生成する。また
従来報告されている一酸化炭素からのカーボンナノファ
イバーは、グラファイト層内方向の結晶子サイズが大き
く、エッジ比率の小さいものである。
2. Description of the Related Art Many reports have been made on the production of fibrous carbon, so-called carbon nanofiber, in the gas phase from hydrocarbons such as benzene and methane, or carbon monoxide. For example, carbon monoxide has a microstructure called a platelet in which graphite surfaces are laminated perpendicularly to the fiber axis (Patent No. 2890548).
(See Japanese Patent Laid-Open Publication No. JP-A-2003-13865), a structure having a herringbone structure laminated in a V shape, or a structure having a ribbon structure having a cylindrical shape parallel to the fiber axis (RT.
l. , Journal of Catalysis, 1
69, 212 (1997)) and the like. However, conventionally reported production of carbon nanofibers from carbon monoxide often produces a mixture of carbon nanofibers having various microstructures mixed with non-fibrous carbon. Further, carbon nanofibers from carbon monoxide that have been reported so far have a large crystallite size in the graphite layer inward direction and a small edge ratio.

【0003】一酸化炭素からのカーボンナノファイバー
の生成反応の最適温度は600℃前後とされている。4
00℃以下の低温では無定形炭素と繊維状炭素の混合物
が生成しやすく、逆に高温では板状物の生成が支配的と
なり、カーボンナノファイバーを優先的に生成させるの
は困難であるとされている。また一酸化炭素からの炭素
析出反応は発熱反応であり、かつ平衡反応なので、高温
では反応平衡のためカーボンナノファイバーの生成率が
低下する。逆に低温での反応は反応平衡上は有利である
が、反応速度が低下する。従って反応及び生成するカー
ボンナノファイバーのいずれの面からしても、一酸化炭
素を原料としてカーボンナノファイバーを工業的に製造
することは困難であると考えられていた。
The optimum temperature of the reaction for producing carbon nanofibers from carbon monoxide is about 600 ° C. Four
A mixture of amorphous carbon and fibrous carbon is likely to be formed at a low temperature of 00 ° C. or lower, while a plate-like substance is dominant at a high temperature, and it is difficult to preferentially form carbon nanofibers. ing. In addition, the carbon deposition reaction from carbon monoxide is an exothermic reaction and is an equilibrium reaction, so at high temperatures, the reaction equilibrium reduces the production rate of carbon nanofibers. On the contrary, the reaction at a low temperature is advantageous in terms of reaction equilibrium, but the reaction rate decreases. Therefore, it has been considered difficult to industrially produce carbon nanofibers using carbon monoxide as a raw material, from both aspects of the reaction and generation of the carbon nanofibers.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従って本発明は、一酸
化炭素から選択的にカーボンナノファイバーを製造する
方法を提供しようとするものである。また本発明は、新
規なミクロ構造を有するカーボンナノファイバー、特に
グラファイト層内の結晶子サイズが小さく、エッジ比率
の大きいカーボンナノファイバー、及びこれを製造する
方法を提供しようとするものである。
Accordingly, the present invention is intended to provide a method for selectively producing carbon nanofibers from carbon monoxide. Further, the present invention aims to provide a carbon nanofiber having a novel microstructure, particularly a carbon nanofiber having a small crystallite size in a graphite layer and a large edge ratio, and a method for producing the same.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係るカーボンナ
ノファイバーは、ラマンスペクトルにおけるGバンドに
対するDバンドの強度比が0.9以上であることを特徴
とするものである。そしてこのカーボンナノファイバー
は、予じめ調製した周期律表第8〜10族の金属粒子の
存在下に、一酸化炭素と水素との混合ガスに炭素析出反
応を生起させることにより製造することができる。
The carbon nanofiber according to the present invention is characterized in that the intensity ratio of the D band to the G band in the Raman spectrum is 0.9 or more. And, this carbon nanofiber can be produced by causing a carbon deposition reaction in a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen in the presence of preliminarily prepared metal particles of Groups 8 to 10 of the periodic table. it can.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明に係るカーボンナノファイ
バーは、ラマンスペクトルにおいてGバンドに対するD
バンドの強度比が0.9以上である。グラファイト構造
を有する炭素化合物のラマンスペクトルは、一般に15
80cm-1付近と1350cm-1付近に吸収を有してい
る。前者はグラファイト面のE2gモードに対応すると
されておりGバンド、後者はエッジモード、disor
derモードに対応しDバンドと称されている。そして
Gバンドに対するDバンドの強度比が大きいほど、グラ
ファイト層内方向の結晶子サイズが小さく、グラファイ
トのエッジ比率、すなわち末端の外面の割合が大きいと
されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The carbon nanofiber according to the present invention has a Raman spectrum of D to G band
The band intensity ratio is 0.9 or more. The Raman spectrum of a carbon compound having a graphite structure is generally 15
It has an absorption in the vicinity of 80 cm -1 and near 1350 cm -1. The former is said to correspond to the E2g mode of the graphite surface, the G band, the latter is the edge mode,
It corresponds to the der mode and is called the D band. The larger the intensity ratio of the D band to the G band, the smaller the crystallite size in the graphite layer inward direction, and the larger the edge ratio of graphite, that is, the ratio of the outer surface of the end.

【0007】本発明に係るカーボンナノフィバーは、1
000℃以下の低温度で生成するにもかかわらず黒鉛化
度が高く、MeringとMaireの炭素構造モデル
により下記式に基いて算出される黒鉛化度が、通常は8
0%以上であり、多くの場合において90%以上であ
る。
The carbon nanofiber according to the present invention has
Despite being formed at a low temperature of 000 ° C or less, the graphitization degree is high, and the graphitization degree calculated by the following formula based on the carbon structure model of Mering and Maire is usually 8
It is 0% or more, and in many cases 90% or more.

【0008】[0008]

【数2】黒鉛化度=[{3.44−グラファイトの層間
距離(Å)}/0.086]×100(%)
[Formula 2] Graphitization degree = [{3.44−interlayer distance of graphite (Å)} / 0.086] × 100 (%)

【0009】ここに層間距離は、MeringとMai
reの炭素構造モデルによるXRDにより測定された面
間距離(d002)である(新炭素工業 65ページ、近
代編集社 昭和55年刊)。黒鉛化度が80%以上のカ
ーボンナノファイバーは、従来報告されている気相成長
方法では入手困難である。例えば特許第2890584
号公報に記載の方法に従って、一酸化炭素、水素及びペ
ンタカルボニル鉄(Fe(Co)5)の混合ガスから気
相成長させて得られるカーボンナノファイバーの黒鉛化
度は72%程度である。80%以上、特に90%以上と
いう黒鉛化度は、気相成長法で得られるもののうちでも
最も黒鉛化度が高いとされる、断面が年輪状で中空部を
有する円筒形のカーボンナノファイバーを2400℃で
処理してようやく達成されるレベルである。また、工業
的に生産されている炭素繊維であれば、黒鉛化度が高い
とされるメソフェーズピッチ系の炭素繊維を3000℃
で熱処理して達成されるレベルである。
Here, the interlayer distances are Mering and Mai.
It is the inter-plane distance (d 002 ) measured by XRD based on the carbon structure model of re (Shin Carbon Industry, page 65, Modern Editing Company, published in 1980). Carbon nanofibers having a graphitization degree of 80% or more are difficult to obtain by the conventionally reported vapor phase growth method. For example, Japanese Patent No. 2890584
According to the method described in the publication, the degree of graphitization of carbon nanofibers obtained by vapor-phase growth from a mixed gas of carbon monoxide, hydrogen and iron pentacarbonyl (Fe (Co) 5 ) is about 72%. A graphitization degree of 80% or more, particularly 90% or more is the highest graphitization degree among those obtained by the vapor phase growth method. A cylindrical carbon nanofiber having a ring-shaped cross section and a hollow portion is used. It is a level that is finally achieved by treating at 2400 ° C. Also, if it is an industrially produced carbon fiber, the mesophase pitch type carbon fiber, which is said to have a high degree of graphitization, is used at
This is the level achieved by heat treatment in.

【0010】本発明に係るカーボンナノファイバーは、
構造的には通常は繊維軸に対してグラファイト面が実質
的に垂直に積層したプレイトレット構造を有しており、
かつ通常のカーボンナノファイバーにみられるような中
空部を有していない。その繊維軸に垂直な断面は円形で
はなくて矩形ないしは扁平な楕円形であり、断面の長軸
の長さは10〜800nmである。また、断面の短軸に
対する長軸の長さの比は通常は2以上であり、多くの場
合に5〜15である。繊維の長さは1〜1000μm、
特に5〜100μmであり、比較的真直ぐなもの、湾曲
したもの、折れ曲ったものなど、その形状は様々であ
る。
The carbon nanofiber according to the present invention is
Structurally usually has a platelet structure in which graphite planes are laminated substantially perpendicular to the fiber axis,
In addition, it does not have a hollow portion as seen in ordinary carbon nanofibers. The cross section perpendicular to the fiber axis is not a circle but a rectangle or a flat ellipse, and the major axis of the cross section is 10 to 800 nm. The ratio of the length of the major axis to the minor axis of the cross section is usually 2 or more, and in many cases 5 to 15. The length of the fiber is 1-1000 μm,
In particular, the thickness is 5 to 100 μm, and the shape thereof is various, such as a relatively straight one, a curved one, and a bent one.

【0011】本発明に係るカーボンナノファイバーは、
予じめ調製した周期律表第8〜10族の金属の粒子を触
媒として、これに一酸化炭素と水素との混合ガスを接触
させることにより製造することができる。カーボンナノ
ファイバーそのものは一酸化炭素から生成するので水素
を含まない原料ガスを用いることもできるが、水素の共
存は触媒活性を高め、かつ副生する二酸化炭素と反応し
て水を生成させる。従って水素の共存は、反応系内の二
酸化炭素を減少させることにより、一酸化炭素からの炭
素析出反応を促進し、カーボンナノファイバーの生成量
を増大させる。しかし原料ガス中の水素の比率を大きく
すると一酸化炭素の分圧が低下して反応率が低下するの
で、水素は一酸化炭素に対して0.5〜10倍モル、特
に0.5〜3倍モルとなるように用いるのが好ましい。
なお、通常は実質的一酸化炭素と水素のみから成る原料
ガスを用いるが、他のガスが共存していてもよい。この
ようなガスとしては周期律表18族のヘリウム、アルゴ
ンなどの希ガスや、窒素、酸素、水蒸気などが挙げられ
る。更には炭化水素や酸素、窒素、硫黄、リンなどのヘ
テロ原子を含む炭化水素なども挙げられる。
The carbon nanofiber according to the present invention is
It can be produced by using particles of metals of Groups 8 to 10 prepared in advance as a catalyst and bringing them into contact with a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen. Since carbon nanofibers themselves are produced from carbon monoxide, it is possible to use a raw material gas that does not contain hydrogen, but the coexistence of hydrogen enhances the catalytic activity and reacts with carbon dioxide produced as a by-product to produce water. Therefore, the coexistence of hydrogen promotes the carbon deposition reaction from carbon monoxide by decreasing the carbon dioxide in the reaction system and increases the production amount of carbon nanofibers. However, when the ratio of hydrogen in the raw material gas is increased, the partial pressure of carbon monoxide is lowered and the reaction rate is lowered. Therefore, hydrogen is contained in an amount of 0.5 to 10 times mol, particularly 0.5 to 3 times, relative to carbon monoxide. It is preferable to use it so as to have a double mole.
A source gas consisting essentially of carbon monoxide and hydrogen is usually used, but other gases may coexist. Examples of such a gas include rare gases such as helium and argon of Group 18 of the periodic table, nitrogen, oxygen, and water vapor. Further, hydrocarbons and hydrocarbons containing heteroatoms such as oxygen, nitrogen, sulfur and phosphorus are also included.

【0012】本発明では、触媒として、チタン、バナジ
ウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、イットリウ
ム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラ
ジウム、タンタル、ダングステン、レニウム、イリジウ
ム、白金などの遷移金属を用いる。これらは単体でも合
金として用いてもよい。これらのなかでも周期律表の第
8〜10族の金属を単体又は合金として用いるのが好ま
しい。なかでも鉄、コバルト、ニッケルが好ましく、最
も好ましいのは鉄である。触媒は予じめ調製した微粒子
として用いることが必要である。例えば特許第2890
548号公報の実施例に記載されているようなペンタカ
ルボニル鉄を含む原料ガスを用いて、反応系内で金属微
粒子を形成させつつカーボンナノファイバーを生成させ
る方法では、本発明に係るカーボンナノファイバーは得
られない。また、通常の触媒反応のようにシリカ、アル
ミナなどの担体上に上述の金属を担持した触媒を用いて
も、本発明に係るカーボンナノファイバーは得られな
い。
In the present invention, a transition metal such as titanium, vanadium, manganese, iron, cobalt, nickel, yttrium, niobium, molybdenum, ruthenium, rhodium, palladium, tantalum, dangsten, rhenium, iridium or platinum is used as the catalyst. These may be used alone or as an alloy. Among these, it is preferable to use a metal of Group 8 to 10 of the periodic table as a simple substance or an alloy. Of these, iron, cobalt and nickel are preferable, and iron is most preferable. It is necessary to use the catalyst as preliminarily prepared fine particles. For example, Japanese Patent No. 2890
In the method for producing carbon nanofibers while forming fine metal particles in the reaction system by using the source gas containing iron pentacarbonyl as described in the examples of Japanese Patent No. 548, the carbon nanofibers according to the present invention are used. Can't get Further, the carbon nanofiber according to the present invention cannot be obtained even by using a catalyst in which the above-mentioned metal is supported on a carrier such as silica or alumina as in a usual catalytic reaction.

【0013】触媒の金属粒子は、顕微鏡観察で長径1μ
m未満のものを実質的に含まないのが好ましい。長径1
μm未満のものを多量に含む金属粒子を触媒として用い
たのでは、本発明に係るカーボンナノファイバーの生成
選択性が悪い。触媒として用いる金属粒子の製造法は任
意であり、例えば金属塊を粉砕したのち微粉を除去する
方法により製造したものを用いることができる。また前
駆体である金属塩や金属化合物の還元、例えば金属硝酸
塩の水溶液にアルカリ水溶液を加えて生成させた沈澱を
乾燥・焼成して金属酸化物とし、粉砕したのち還元して
製造した金属粒子を用いることもできる。
The metal particles of the catalyst have a major axis of 1 μm when observed under a microscope.
It is preferable that substantially less than m is not included. Major axis 1
If the metal particles containing a large amount of particles less than μm are used as the catalyst, the production selectivity of the carbon nanofibers according to the present invention is poor. The method for producing the metal particles used as the catalyst is arbitrary, and for example, those produced by pulverizing a metal block and then removing fine powder can be used. Further, reduction of a precursor metal salt or metal compound, for example, a precipitate formed by adding an aqueous alkali solution to an aqueous solution of metal nitrate is dried and calcined to form a metal oxide, which is crushed and then reduced to produce metal particles. It can also be used.

【0014】カーボンナノファイバーの製造は、反応器
に上述により得た金属粒子を収容し、これに一酸化炭素
を含む原料ガスを供給することにより行うことができ
る。原料ガスの供給量は金属粒子1gにつき通常1ml
/分〜104ml/分、好ましくは10ml/分〜2×
103ml/分の範囲である。なお、反応器に触媒を予
じめ収容しておく方法以外に、キルンすなわち傾斜した
回転円筒型反応器などを用いて原料ガスと一緒に触媒の
金属粒子を連続的に反応器に供給し、同時に生成したカ
ーボンナノファイバーを反応器から連続的に排出する方
法を用いることもできる。この場合には金属粒子1gに
つき1ml〜2×104mlの原料ガスを供給すればよ
い。反応温度は通常は400〜1000℃であるが、4
50〜1000℃、特に550〜850℃が好ましい。
反応圧力は通常は常圧である。
The carbon nanofibers can be produced by accommodating the metal particles obtained as described above in a reactor and supplying a raw material gas containing carbon monoxide thereto. The amount of raw material gas supplied is usually 1 ml per 1 g of metal particles.
/ Min to 10 4 ml / min, preferably 10 ml / min to 2 ×
It is in the range of 10 3 ml / min. In addition to the method of preliminarily accommodating the catalyst in the reactor, metal particles of the catalyst are continuously supplied to the reactor together with the raw material gas using a kiln, that is, an inclined rotating cylindrical reactor. It is also possible to use a method of continuously discharging the carbon nanofibers simultaneously produced from the reactor. In this case, 1 ml to 2 × 10 4 ml of raw material gas may be supplied per 1 g of metal particles. The reaction temperature is usually 400 to 1000 ° C., but 4
50-1000 degreeC, especially 550-850 degreeC are preferable.
The reaction pressure is usually normal pressure.

【0015】[0015]

【実施例】以下に実施例により本発明を更に具体的に説
明する。 実施例1 触媒の調製;硝酸鉄(Fe(NO33・9H2O)10
gを水200mlに溶解させた。この水溶液に撹拌下に
炭酸アンモニウムの飽和水溶液を滴下し、pHが9〜1
0に達した時点で滴下を中止した。室温で1時間放置し
たのち、濾過して沈澱を採取し、500mlの水で洗浄
した。これを風乾したのち、空気中400℃で2時間焼
成した。冷却したのち水素ガスで400℃、2時間の還
元処理を行った。水素雰囲気下で室温に冷却したのち2
%の酸素を含有する窒素ガスで処理した。これを粉砕
し、篩分して90〜250μmの粒径の金属鉄の粒子を
得た。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. Example 1 Preparation of catalyst; iron nitrate (Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O) 10
g was dissolved in 200 ml of water. A saturated aqueous solution of ammonium carbonate was added dropwise to this aqueous solution with stirring to adjust the pH to 9-1.
The dropping was stopped when 0 was reached. After standing at room temperature for 1 hour, the precipitate was collected by filtration and washed with 500 ml of water. This was air-dried and then fired in air at 400 ° C. for 2 hours. After cooling, reduction treatment was performed with hydrogen gas at 400 ° C. for 2 hours. After cooling to room temperature under hydrogen atmosphere, 2
Treated with nitrogen gas containing% oxygen. This was crushed and sieved to obtain metallic iron particles having a particle size of 90 to 250 μm.

【0016】カーボンナノファイバーの製造;石英製反
応管(40mmφ×480mmL)に上記で調製した鉄
粒子0.3gを分散させて載置した。これに1酸化炭素
と水素との混合ガス(容量比1:1、1気圧)を64m
l/分の流速で供給しながら650℃まで昇温し、この
温度に129分間保持したのち冷却した。カーボンナノ
ファイバー1.297gを回収した。このものの黒鉛化
度は90%であった。また、Gバンドに対するDバンド
の強度比は1.04であった。なお、ラマンスペクトル
の測定及び強度比の算出は下記により行った。
Production of carbon nanofibers: 0.3 g of the iron particles prepared above was dispersed and placed in a quartz reaction tube (40 mmφ × 480 mmL). A mixed gas of carbon monoxide and hydrogen (volume ratio 1: 1, 1 atm) was added to this for 64 m.
The temperature was raised to 650 ° C. while supplying at a flow rate of 1 / min, and the temperature was maintained at this temperature for 129 minutes and then cooled. 1.297 g of carbon nanofibers were recovered. The degree of graphitization of this product was 90%. The intensity ratio of the D band to the G band was 1.04. The Raman spectrum was measured and the intensity ratio was calculated as follows.

【0017】ラマンスペクトルの測定;Ar+レーザー
及びOCD検出器を具備した日本分光社製のNR180
0型を用いた。 励起波長;Ar+ 514.5nm 照射径 ;100μmφ 励起出力;5mW (a) 資料位置 露光時間;180秒×2回 スリット;S1、S5=400μm、S2=24000
μm
Measurement of Raman spectrum: NR180 manufactured by JASCO Corporation equipped with Ar + laser and OCD detector
Type 0 was used. Excitation wavelength; Ar + 514.5 nm Irradiation diameter; 100 μmφ Excitation output; 5 mW (a) Material position exposure time; 180 seconds × 2 times slit; S1, S5 = 400 μm, S2 = 24000
μm

【0018】強度比の算出;Gバンドは1580cm-1
付近に吸収を与え、Dバンドは1350cm-1付近に吸
収を与える。また1620cm-1付近にも特定されてい
ない吸収が存在する。従って1620cm-1付近のバン
ドとGバンドを含む1650〜1500cm-1の範囲
で、ピークのベースラインを引き、2つのピークに分割
(カーブフィテング)した後に、Gバンドの強度(面
積)を求めた。次いでDバンドについても1420cm
-1〜1270cm-1の範囲でピークのベースラインを引
き、一つのバンドでカーブフィテングした後に、Dバン
ドの強度(面積)を求めた。両者の強度から最終的にG
バンドに対するDバンドの強度比を算出した。
Calculation of intensity ratio; G band is 1580 cm -1
Absorbs in the vicinity, and the D band absorbs in the vicinity of 1350 cm -1 . There is also unspecified absorption near 1620 cm -1 . Therefore, in the range of 1650 to 1500 cm -1 including the band near 1620 cm -1 and the G band, the baseline of the peak is drawn and the intensity (area) of the G band is calculated after dividing into two peaks (curve fitting). It was Next is 1420 cm for the D band
The baseline of the peak was drawn in the range of −1 to 1270 cm −1 , and curve fitting was performed with one band, and then the intensity (area) of the D band was obtained. Finally G from the strength of both
The intensity ratio of the D band to the band was calculated.

【0019】また、得られたカーボンナノファイバーの
走査型電子顕微鏡写真を図1に、透過型電子顕微鏡写真
を図2に示す。図1から、ファイバー断面の長軸の長さ
が200nm程度の扁平なカーボンナノファイバーが生
成したことが判明した。断面の短軸の長さははっきりと
はしないが20nm程度と推定される。また、図2から
ファイバーは中空部が無く、繊維軸に対して垂直のグラ
フェン構造をもつプレイトレット構造を有していること
がわかった。
A scanning electron micrograph of the obtained carbon nanofibers is shown in FIG. 1, and a transmission electron micrograph is shown in FIG. From FIG. 1, it was found that flat carbon nanofibers having a long axis of the fiber cross section of about 200 nm were produced. Although the length of the minor axis of the cross section is not clear, it is estimated to be about 20 nm. It was also found from FIG. 2 that the fiber has no hollow portion and has a platelet structure having a graphene structure perpendicular to the fiber axis.

【0020】実施例2 触媒の調製;実施例1の触媒調製において、10gの硝
酸鉄の代りに10gの硝酸鉄と1.8gの硝酸ニッケル
(Ni(NO32・6H2O)を用いた以外は、実施例
1と全く同様にして鉄−ニッケル触媒を調製した。
Example 2 Preparation of catalyst: In the preparation of the catalyst of Example 1, 10 g of iron nitrate and 1.8 g of nickel nitrate (Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O) were used instead of 10 g of iron nitrate. An iron-nickel catalyst was prepared in exactly the same manner as in Example 1 except that the above was used.

【0021】カーボンナノファイバーの製造;実施例1
において、鉄触媒の代りに上記で得た鉄−ニッケル触媒
0.3gを用いた以外は、実施例1と全く同様にして反
応を行わせた。カーボンナノファイバーの回収量は1.
403gであり、その黒鉛化度は100%、Gバンドに
対するDバンドの強度比は1.14であった。また走査
型電子顕微鏡写真によれば、ファイバー断面の長軸の長
さは200nm程度であった。短軸の長さははっきりと
はしないが20nm程度と推定される。
Production of carbon nanofibers; Example 1
In, the reaction was carried out in exactly the same manner as in Example 1 except that 0.3 g of the iron-nickel catalyst obtained above was used instead of the iron catalyst. The recovery amount of carbon nanofibers is 1.
The degree of graphitization was 100%, and the intensity ratio of the D band to the G band was 1.14. Further, according to the scanning electron microscope photograph, the length of the major axis of the fiber cross section was about 200 nm. Although the length of the short axis is not clear, it is estimated to be about 20 nm.

【0022】比較例1 一酸化炭素と水素の混合ガス(容量比1:1、大気圧)
を64ml/分の流速で、0℃に冷却したペンタカルボ
ニル鉄(Fe(CO)5)液にバブリングしたのち、実
施例1で用いたのと同じ石英製反応管に供給し、850
℃で129分間反応を行わせた。カーボンナノファイバ
ー500mgを回収した。このものの黒鉛化度は72
%、Gバンドに対するDバンドの強度比は0.53であ
った。このものは走査型電子顕微鏡写真によれば、実施
例1のものと同じくファイバー断面の長軸の長さは20
0nm程度であった。
Comparative Example 1 Mixed gas of carbon monoxide and hydrogen (volume ratio 1: 1, atmospheric pressure)
Was bubbled through a pentacarbonyliron (Fe (CO) 5 ) solution cooled to 0 ° C. at a flow rate of 64 ml / min, and then the solution was supplied to the same quartz reaction tube as that used in Example 1, and 850
The reaction was allowed to proceed at 129 ° C. for 129 minutes. 500 mg of carbon nanofibers were collected. The graphitization degree of this product is 72
%, And the intensity ratio of the D band to the G band was 0.53. According to a scanning electron micrograph, this product has a length of the major axis of the fiber cross section of 20 as in the first embodiment.
It was about 0 nm.

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

【図1】カーボンナノファイバーの走査型電子顕微鏡写
真である。一目盛は150nmである。
FIG. 1 is a scanning electron micrograph of carbon nanofibers. One scale is 150 nm.

【図2】カーボンナノファイバーの透過型電子顕微鏡写
真である。
FIG. 2 is a transmission electron micrograph of carbon nanofibers.

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Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ラマンスペクトルにおけるGバンドに対
するDバンドの強度比が0.9以上であることを特徴と
するカーボンナノファイバー。
1. A carbon nanofiber characterized in that the intensity ratio of the D band to the G band in the Raman spectrum is 0.9 or more.
【請求項2】 式(1)で定義される黒鉛化度が80%
以上であることを特徴とする請求項1記載のカーボンナ
ノファイバー。 【数1】 黒鉛化度=[{3.44−グラファイトの層間距離(Å)}/0.086] ×100(%) …(1)
2. The graphitization degree defined by the formula (1) is 80%.
It is above, The carbon nanofiber of Claim 1 characterized by the above-mentioned. [Formula 1] Graphitization degree = [{3.44−interlayer distance of graphite (Å)} / 0.086] × 100 (%) (1)
【請求項3】 繊維軸に垂直な断面が矩形ないしは扁平
な楕円形であり、断面の長軸の長さが10nm〜800
nmであり、短軸に対する長軸の長さの比が2以上であ
る気相成長炭素質繊維であることを特徴とする請求項1
又は2記載のカーボンナノファイバー。
3. The cross section perpendicular to the fiber axis is rectangular or flat elliptical, and the major axis length of the cross section is 10 nm to 800.
2. The vapor-grown carbonaceous fiber having a thickness of nm and a ratio of the length of the long axis to the length of the short axis of 2 or more.
Alternatively, the carbon nanofiber according to item 2.
【請求項4】 周期律表第8〜10族の金属で調製した
金属粒子を反応器に収容し、反応器を高温に保持してこ
れに一酸化炭素と水素との混合ガスを供給することを特
徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のカーボン
ナノファイバーの製造方法。
4. A metal particle prepared from a metal of Groups 8 to 10 of the Periodic Table is housed in a reactor, the reactor is kept at a high temperature, and a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen is supplied to the reactor. 4. The method for producing carbon nanofiber according to claim 1, wherein
【請求項5】 周期律表第8〜10族の金属の粒子を、
一酸化炭素と水素との混合ガスと共に高温に保持されて
いる反応器に供給することを特徴とする請求項1ないし
3のいずれかに記載のカーボンナノファイバーの製造方
法。
5. Particles of a metal of Groups 8 to 10 of the Periodic Table,
The method for producing carbon nanofibers according to claim 1, wherein the mixed gas of carbon monoxide and hydrogen is supplied to a reactor maintained at a high temperature.
【請求項6】 一酸化炭素と水素との混合ガスが、一酸
化炭素に対して0.5〜10倍モルの水素を含むもので
あることを特徴とする請求項4又は5記載のカーボンナ
ノファイバーの製造方法。
6. The carbon nanofiber according to claim 4, wherein the mixed gas of carbon monoxide and hydrogen contains 0.5 to 10 times mol of hydrogen with respect to carbon monoxide. Production method.
【請求項7】 反応器を450〜1000℃に保持する
ことを特徴とする請求項4ないし6のいずれかに記載の
カーボンナノファイバーの製造方法。
7. The method for producing carbon nanofiber according to claim 4, wherein the reactor is maintained at 450 to 1000 ° C.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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