JP2004168611A - Method of manufacturing orientation multilayer nanotube - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel method of an orientation multilayer nanotube by which a multilayer boron nitride nanotube or a multilayer nanotube composed of boron, carbon and nitrogen atoms which is useful as a semiconductor material, a flat panel display material, an emitter material, a heat resistant filler, a high strength material, a catalyst or the like and has the high orientation property is simply manufactured. <P>SOLUTION: The multilayer boron nitride nanotube having the orientation property is produced by reacting boron oxide, copper oxide, molybdenum oxide (4) and nitrogen (5) with a multilayer carbon nanotube (2) at a high temperature of 1,500-2,500°K. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、配向性多層ナノチューブ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、半導体材料、フラットパネルディスプレイ材料、エミッター材料、耐熱性充填材料、高強度材料、触媒等として有用な配向性多層ナノチューブの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
炭素原子が筒状に並んだナノメートルの大きさのチューブ状炭素物質(カーボンのナノチューブ)は従来から知られている〔文献1:ネイチャー(Nature)354 巻、56頁、1991年〕。また、アーク放電法やレーザー加熱法によって作製されたカーボンナノチューブは配向性を示さないことも知られている〔文献2:エム・エス・ドレッセルハウス(M.S.Dresselhaus) らの著書、Science of Fullerens and Carbon Nanotubes,Academic,San Diego,1996年。文献3:ピー・ジェー・エフ・ハリス(P.J.F.Harris)著 Carbon Nanotubes and Related Structures New Materials for the Twenty−first Century,Cambrige University Press,Cambrige,1999年〕。一方、化学的気相成長法を利用することによって配向した多層カーボンナノチューブが合成できるようになった〔文献4:サイエンス(Science)274巻、1701頁、1996年。文献5:ネイチャー(Nature)388巻、52頁、1997年。文献6:サイエンス(Science)283巻、512頁、1999年。文献7:ジャーナル・オブ・ナノサイエンス・アンド・ナノテクノロジーズ(J.Nanosci.Nanotechnol.)1巻、43頁、2001年〕。
【0003】
そして、近年、カーボンナノチューブと比較して、パンドギャップが広く、伝導性の異なる多層窒化ホウ素ナノチューブやホウ素・炭素・窒素原子から成る多層ナノチューブも合成できることが知られている〔文献8:サイエンス(Science)266巻、1683頁、1994年。文献9:サイエンス(Science)269巻、966頁、1995年。文献10:ケミカル・マテリアル(Chem.Mater.)12巻、1808頁、2000年。文献11:ケミカル・フィジックス・レターズ(Chem.Phys.Lett.)362巻、185頁、2002年。文献12:ケミカル・フィジックス・レターズ(Chem.Phys.Lett.)360巻、1頁、2002年。文献13:ケミカル・フィジックス・レターズ(Chem.Phys.Lett.)359巻、220頁、2002年。〕。
【0004】
しかしながら、窒化ホウ素ナノチューブあるいはホウ素・炭素・窒素原子からなるナノチューブは、半導体材料、フラットパネルディスプレイ材料、エミッター材料、耐熱性充填材料、高強度材料、触媒等として、従来にない特性を有することが期待されているものの、従来の方法により製造されるナノチューブは、ナノチューブを構成する組織配列が無秩序であるため、上記の特性を有する機能性材料としての利用は不可能であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
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、半導体材料、フラットパネルディスプレイ材料、エミッター材料、耐熱性充填材料、高強度材料、触媒等として有用である高い配向性を有する多層窒化ホウ素ナノチューブあるいはホウ素・炭素・窒素原子からなる多層ナノチューブを、簡便に製造することを可能とする新しい配向性多層ナノチューブの製造方法を提供することを課題としている。
【0006】
【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、第1に、1500K〜2500Kの高温下において、酸化ホウ素、酸化銅、酸化モリブデン、および、窒素を、多層カーボンナノチューブに反応させ、配向性を有する多層窒化ホウ素ナノチューブを生成することを特徴とする配向性多層ナノチューブの製造方法を提供する。
【0007】
この出願の発明は、上記の配向性多層ナノチューブの製造方法として、第2に、流動する窒素ガス雰囲気中において、1500K〜2500Kに加熱することにより、酸化ホウ素、酸化銅、および、酸化モリブデンを多層カーボンナノチューブに反応させ、配向性を有する多層窒化ホウ素ナノチューブを生成することを特徴とする配向性多層ナノチューブの製造方法を、また、第3に、流動する窒素ガス雰囲気中において、1500K〜2500Kに加熱することにより、酸化ホウ素、酸化銅、および、酸化モリブデンを多層カーボンナノチューブに反応させ、反応後に、反応により生成した生成物を流動する窒素ガス雰囲気中において室温まで冷却し、配向性を有する多層窒化ホウ素ナノチューブを生成することを特徴とする配向性多層ナノチューブの製造方法を提供する。
【0008】
さらに、この出願の発明は、第4に、1500K〜2500Kの高温下において、酸化ホウ素、酸化銅、および、窒素を、炭素と窒素との化合物であるCNからなる配向性多層ナノチューブに反応させ、ホウ素、炭素、窒素からなる配向性多層ナノチューブを生成することを特徴とする配向性多層ナノチューブの製造方法を提供する。
【0009】
この出願の発明は、上記の配向性多層ナノチューブの製造方法として、流動する窒素ガス雰囲気中において、1500K〜2500Kに加熱することにより、酸化ホウ素および酸化モリブデンを炭素と窒素との化合物であるCNからなる配向性多層ナノチューブに反応させ、ホウ素、炭素、窒素からなる配向性多層ナノチューブを生成することを特徴とする配向性多層ナノチューブの製造方法を、また、第6に、流動する窒素ガス雰囲気中において、1500K〜2500Kに加熱することにより、酸化ホウ素および酸化モリブデンを炭素と窒素との化合物であるCNからなる配向性多層ナノチューブに反応させ、反応後に、反応により生成した生成物を流動する窒素ガス雰囲気中において室温まで冷却し、ホウ素、炭素、窒素からなる配向性多層ナノチューブを生成することを特徴とする配向性多層ナノチューブの製造方法を提供する。
【0010】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は、上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下に、その実施の形態について説明する。
【0011】
この出願の発明である配向性多層ナノチューブの製造方法においては、高温下において、酸化ホウ素、酸化銅、酸化モリブデン、および、窒素を、カーボンナノチューブに反応させることにより、配向性を有する多層窒化ホウ素ナノチューブを生成する。このとき、雰囲気の温度は1500K〜2500Kとし、また、流動する窒素ガス雰囲気中において、カーボンナノチューブ、酸化ホウ素、酸化銅、酸化モリブデン、および、窒素を反応させることが好ましい。また、反応後に得られる生成物を、流動する窒素ガス雰囲気中において室温まで冷却することが好ましい。
【0012】
また、この出願の発明である配向性多層ナノチューブの製造方法においては、高温下において、酸化ホウ素、酸化銅、および、窒素を、炭素と窒素との化合物であるCNからなるナノチューブに反応させることにより、ホウ素、炭素、窒素からなる配向性多層ナノチューブを生成する。このとき、雰囲気の温度は1500K〜2500Kとし、また、流動する窒素ガス雰囲気中において、カーボンナノチューブ、酸化ホウ素、酸化銅、および、窒素を反応させることが好ましい。また、反応後に得られる生成物を、流動する窒素ガス雰囲気中において室温まで冷却することが好ましい。
【0013】
配向性多層窒化ホウ素ナノチューブを製造するためには、出発物質として、多層カーボンナノチューブを用意しておく必要がある。多層カーボンナノチューブはステンレススチール製の研磨したウェーハを基板とし、窒素ガス、水素ガス、および、メタンガスを、CVD法により基板温度約773Kで反応させ、基板上に堆積させることにより得られる。
【0014】
また、ホウ素・炭素・窒素原子からなる配向性多層ナノチューブを製造するためには、出発物質として、炭素と窒素との化合物であるCNからなる配向性多層ナノチューブを合成しておく必要がある。CNからなる配向性多層ナノチューブはアルゴン雰囲気中でフェロセンとメラミンの混合物を1273Kから1323Kの高温で焼成させることにより得られる。
【0015】
以上のようにして生成した出発物質は、反応性の鋳型物質として作用する。
【0016】
図1は、この出願の発明である配向性多層ナノチューブの製造方法を実施するための構成について示した概要図である。
多孔質のグラファイトからなる基板(1)上に、出発物質(2)を分散させ、この基板(1)を、グラファイトからなる円筒状のるつぼ(3)の上部に設置する。一方、るつぼ(3)の下部には、反応物質(4)が充填されている。ここで、反応物質(4)とは、出発物質(2)に対して反応させる物質である。すなわち、出発物質(2)が多層カーボンナノチューブである場合には、るつぼ(3)の下部には、反応物質(4)として酸化ホウ素、酸化銅、酸化モリブデンが充填され、また、出発物質(2)がCNからなる配向性多層ナノチューブである場合には、るつぼ(3)の下部には、反応物質(4)として酸化ホウ素および酸化銅が充填される。
【0017】
このるつぼ(3)の内部へ窒素ガス(5)を流入させながら、高周波誘導加熱炉内で1500K〜2500Kの高温で加熱する。さらに、流量を数L/minとして窒素ガスを流入させながら、数十分間、アニールする。反応後には、ルツボ(3)の内部へ窒素ガス(5)を流入させながら、高周波誘導加熱炉内が室温となるまで数時間冷却する。これにより、高い配向性を有する多層窒化ホウ素ナノチューブあるいはホウ素・炭素・窒素からなる多層ナノチューブが得られることとなる。
【0018】
以上は、この出願の発明における形態の一例であり、この出願の発明がこれらに限定されることはなく、その細部について様々な形態をとりうることが考慮されるべきであることは言うまでもない。
【0019】
この出願の発明は、以上の特徴を持つものであるが、以下に実施例を示し、さらに具体的に説明する。
【0020】
【実施例】
実施例1
研磨されたステンレススチール製のウェーハを基板として使用し、搬送ガスおよび炭素源として窒素ガス(純度99.999%)、水素ガス(純度99.999%)及びメタンガス(純度99.9%)を用い、ガスの流量を80(水素)sccmと20(メタン)sccmとし、プラズマCVD法により、多層カーボンナノチューブを作製した。カーボンナノチューブの成長中においては、基板の温度を773Kに維持した。
【0021】
このようにして作製された反応性の鋳型物質である多層カーボンナノチューブを、多孔質のグラファイトからなる基板の上に分散した。このグラファイト基板をグラファイト製の円筒状るつぼの上部に設置した。るつぼの下部には、酸化ホウ素、酸化銅、および、酸化モリブデンの粉末を連続層となるように充填した。そして、るつぼ内部に窒素ガスを流入させながら、高周波誘導加熱炉中で1973Kまで加熱した。さらに、窒素ガスを3L/minの流量で流しながら30分間、アニールした。その後も引き続きるつぼ内部に窒素ガスを流入させながら、2時間で室温まで冷却した。
【0022】
生成された多層窒化ホウ素ナノチューブを、高分解能透過型電子顕微鏡で観察した結果について、図2に示す。図2により、高い配向性を持って直線状に組織が配列していることが確認された。その直径は8〜15nmであった。
【0023】
電子エネルギー損失スペクトルの測定結果を、図3に示す。図3より、電子エネルギー損失スペクトル分析の結果、ホウ素と窒素の比が1:1であることが確認された。
実施例2
フェロセンとメラミンの混合物をアルゴン雰囲気中において1293Kで焼成し、CNからなる配向性多層ナノチューブを生成した。このCNからなる配向性多層ナノチューブを実施例1と同様にして、多孔質のグラファイトからなる基板の上に分散した。このグラファイト基板をグラファイト製の円筒状るつぼの上部に設置した。るつぼの下部には、酸化ホウ素、酸化銅、および、酸化モリブデンの粉末を連続層となるように充填した。そして、るつぼ内部に窒素ガスを流入させながら、高周波誘導加熱炉中で2113Kまで加熱した。さらに、窒素ガスを3L/minの流量で流しながら30分間、アニールした。その後も引き続きるつぼ内部に窒素ガスを流入させながら、2時間で室温まで冷却した。
【0024】
生成されたホウ素・炭素・窒素からなる多層ナノチューブを高分解能透過型電子顕微鏡で観察した結果について、図4に示す。図4により、高い配向性を持って直線状に組織が配列していることが確認された。
【0025】
電子エネルギー損失スペクトルの測定結果を、図3に示す。図3より、電子エネルギー損失スペクトル分析の結果、ホウ素、炭素、窒素の比が0.46:1.00:0.22であることが確認された。
【0026】
【発明の効果】
この出願の発明によって、以上詳しく説明したとおり、半導体材料、フラットパネルディスプレイ材料、エミッター材料、耐熱性充填材料、高強度材料、触媒等として有用である高い配向性を有する多層窒化ホウ素ナノチューブあるいはホウ素・炭素・窒素原子からなる多層ナノチューブを、簡便に製造することを可能とする新しい配向性多層ナノチューブの製造方法が提供される。
【0027】
この出願の発明である配向性多層ナノチューブの製造方法により、極めて高い配向性を有する多層窒化ホウ素ナノチューブあるいはホウ素・炭素・窒素原子からなる多層ナノチューブが、簡便かつ安価に製造される。これらの配向性多層ナノチューブは、半導体材料、フラットパネルディスプレイ材料、エミッター材料、耐熱性充填材料、高強度材料、触媒等として、従来にない特性を有することから、先端分野の高機能材料としての利用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この出願の発明である配向性多層ナノチューブの製造方法を実施するための構成について示した概要図である。
【図2】この出願の発明の実施例において生成された多層窒化ホウ素ナノチューブの高分解能透過型電子顕微鏡像である。
【図3】この出願の発明の実施例において生成された多層窒化ホウ素ナノチューブの電子エネルギー損失スペクトルについて示したグラフである。
【図4】この出願の発明の実施例において生成されたホウ素・炭素・窒素からなる多層ナノチューブの高分解能透過型電子顕微鏡像である。
【図5】この出願の発明の実施例において生成されたホウ素・炭素・窒素からなる多層ナノチューブの電子エネルギー損失スペクトルについて示したグラフである。
【符号の説明】
1 基板
2 出発物質
3 るつぼ
4 反応物質
5 窒素ガス
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The invention of this application relates to a method for producing an oriented multi-walled nanotube. More specifically, the present invention relates to a method for producing an oriented multi-walled nanotube useful as a semiconductor material, a flat panel display material, an emitter material, a heat-resistant filling material, a high-strength material, a catalyst, and the like.
[0002]
[Prior art]
A tubular carbon material (carbon nanotube) having a nanometer size in which carbon atoms are arranged in a cylindrical shape is conventionally known [Reference 1: Nature, Vol. 354, p. 56, 1991]. It is also known that carbon nanotubes produced by an arc discharge method or a laser heating method do not show orientation [Reference 2: Book by MS Dresselhaus et al., Science of. Fullrens and Carbon Nanotubes, Academic, San Diego, 1996. Literature 3: PJF Harris, Carbon Nanotubes and Related Structures New Materials for the Twenty-first Century, Cambridge, Canada, United Kingdom. On the other hand, it has become possible to synthesize oriented multi-walled carbon nanotubes by using the chemical vapor deposition method [Reference 4: Science, vol. 274, p. 1701, 1996. Reference 5: Nature, 388, 52, 1997. Reference 6: Science 283, 512, 1999. Reference 7: Journal of Nanoscience and Nanotechnologies (J. Nanosci. Nanotechnol.) 1, 43, 2001].
[0003]
In recent years, it has been known that, compared to carbon nanotubes, multi-walled boron nitride nanotubes having a wider band gap and different conductivity and multi-walled nanotubes composed of boron-carbon-nitrogen atoms can be synthesized [Reference 8: Science]. 266, 1683, 1994. Reference 9: Science, 269, 966, 1995. Reference 10: Chemical Materials (Chem. Mater.) 12, p. 1808, 2000. Reference 11: Chemical Physics Letters (Chem. Phys. Lett.) 362, 185, 2002. Reference 12: Chemical Physics Letters (Chem. Phys. Lett.), 360, page 1, 2002. Reference 13: Chemical Physics Letters (Chem. Phys. Lett.) 359, 220, 2002. ].
[0004]
However, boron nitride nanotubes or nanotubes consisting of boron / carbon / nitrogen atoms are expected to have unprecedented properties as semiconductor materials, flat panel display materials, emitter materials, heat-resistant filling materials, high-strength materials, catalysts, etc. However, the nanotubes manufactured by the conventional method cannot be used as a functional material having the above-mentioned characteristics because the organization of the nanotubes is disordered.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the invention of this application has been made in view of the above circumstances, and has a high orientation that is useful as a semiconductor material, a flat panel display material, an emitter material, a heat resistant filling material, a high strength material, a catalyst, and the like. It is an object of the present invention to provide a new method for producing a multi-walled oriented carbon nanotube capable of easily producing a multi-walled boron nitride nanotube having a property or a multi-walled nanotube composed of boron / carbon / nitrogen atoms.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The invention of this application solves the above-mentioned problems. First, at a high temperature of 1500 K to 2500 K, boron oxide, copper oxide, molybdenum oxide, and nitrogen are reacted with multi-walled carbon nanotubes, The present invention provides a method for producing an oriented multi-walled nanotube characterized by producing a multi-walled boron nitride nanotube having the following.
[0007]
The invention of this application is directed to a method for producing the above-mentioned oriented multi-walled nanotubes, in which boron oxide, copper oxide, and molybdenum oxide are multi-layered by heating at 1500 K to 2500 K in a flowing nitrogen gas atmosphere. Thirdly, a method for producing an oriented multi-layered nanotube characterized by reacting with carbon nanotubes to produce multi-layered boron nitride nanotubes having an orientation, and thirdly, heating to 1500 K to 2500 K in a flowing nitrogen gas atmosphere. By reacting boron oxide, copper oxide, and molybdenum oxide with the multi-walled carbon nanotubes, after the reaction, the product generated by the reaction is cooled to room temperature in a flowing nitrogen gas atmosphere, and the multi-layer nitriding with orientation is performed. Oriented multi-layer nanotubes for producing boron nanotubes To provide a method of manufacturing a tube.
[0008]
Further, the invention of this application, the fourth, the high temperature of 1500K~2500K, boron oxide, copper oxide, and, nitrogen, reacted oriented multilayer nanotubes consisting of CN X is a compound of carbon and nitrogen To provide an oriented multi-walled nanotube comprising boron, carbon, and nitrogen.
[0009]
The invention of this application is directed to a method for producing the above-mentioned oriented multi-walled nanotubes by heating boron oxide and molybdenum oxide in a flowing nitrogen gas atmosphere to 1500 K to 2500 K to convert CN oxide, a compound of carbon and nitrogen, into CN X A method for producing oriented multi-walled nanotubes comprising reacting with oriented multi-walled nanotubes consisting of boron, carbon and nitrogen, and sixthly, in a flowing nitrogen gas atmosphere. And heating the mixture to 1500 K to 2500 K, thereby reacting boron oxide and molybdenum oxide with an oriented multi-walled nanotube composed of CN X which is a compound of carbon and nitrogen. Cool to room temperature in a gas atmosphere and remove from boron, carbon and nitrogen. To provide a production method of the oriented multilayer nanotubes and generates orientation multi-walled nanotubes.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The invention of this application has the features as described above, and embodiments thereof will be described below.
[0011]
In the method for producing oriented multi-walled nanotubes according to the invention of the present application, under high temperature, boron oxide, copper oxide, molybdenum oxide, and nitrogen are reacted with carbon nanotubes to produce multi-walled boron nitride nanotubes having orientation. Generate At this time, the temperature of the atmosphere is preferably 1500 K to 2500 K, and it is preferable that carbon nanotubes, boron oxide, copper oxide, molybdenum oxide, and nitrogen are reacted in a flowing nitrogen gas atmosphere. Further, it is preferable to cool the product obtained after the reaction to room temperature in a flowing nitrogen gas atmosphere.
[0012]
In the production method of the invention a is oriented multi-walled nanotubes in this application, at high temperatures, boron oxide, copper oxide, and, nitrogen, be reacted nanotubes consisting of CN X is a compound of carbon and nitrogen Thereby, an oriented multi-walled nanotube composed of boron, carbon, and nitrogen is generated. At this time, it is preferable that the temperature of the atmosphere be 1500 K to 2500 K, and that the carbon nanotubes, boron oxide, copper oxide, and nitrogen be reacted in a flowing nitrogen gas atmosphere. Further, it is preferable to cool the product obtained after the reaction to room temperature in a flowing nitrogen gas atmosphere.
[0013]
In order to produce oriented multi-walled boron nitride nanotubes, it is necessary to prepare multi-walled carbon nanotubes as a starting material. The multi-walled carbon nanotube is obtained by using a polished wafer made of stainless steel as a substrate, reacting nitrogen gas, hydrogen gas, and methane gas at a substrate temperature of about 773 K by a CVD method and depositing the reaction gas on the substrate.
[0014]
Further, in order to produce an oriented multilayer nanotubes consisting of boron, carbon and nitrogen atom, as a starting material, it is necessary to synthesize the orientation of multilayer nanotubes consisting of CN X is a compound of carbon and nitrogen. Oriented multi-walled nanotubes composed of CN X can be obtained by firing a mixture of ferrocene and melamine at a high temperature of 1273K to 1323K in an argon atmosphere.
[0015]
The starting material generated as described above acts as a reactive template material.
[0016]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration for carrying out the method for producing an oriented multi-walled nanotube according to the invention of the present application.
A starting material (2) is dispersed on a substrate (1) made of porous graphite, and this substrate (1) is placed on a cylindrical crucible (3) made of graphite. On the other hand, the lower part of the crucible (3) is filled with a reactant (4). Here, the reactant (4) is a substance that reacts with the starting material (2). That is, when the starting material (2) is a multi-walled carbon nanotube, the lower portion of the crucible (3) is filled with boron oxide, copper oxide, and molybdenum oxide as the reactant (4). ) Is an oriented multi-walled nanotube composed of CN X, the lower portion of the crucible (3) is filled with boron oxide and copper oxide as a reactant (4).
[0017]
While flowing the nitrogen gas (5) into the crucible (3), the crucible (3) is heated at a high temperature of 1500K to 2500K in a high-frequency induction heating furnace. Further, annealing is performed for several tens of minutes while flowing nitrogen gas at a flow rate of several L / min. After the reaction, the inside of the high-frequency induction heating furnace is cooled for several hours while the nitrogen gas (5) flows into the crucible (3) until the temperature of the furnace becomes room temperature. Thereby, a multi-layer boron nitride nanotube having a high orientation or a multi-layer nanotube composed of boron, carbon, and nitrogen can be obtained.
[0018]
The above is an example of the mode in the invention of this application, and it is needless to say that the invention of this application is not limited to these, and that various details can be taken in detail.
[0019]
The invention of this application has the above-mentioned features, and will be described in more detail with reference to examples below.
[0020]
【Example】
Example 1
A polished stainless steel wafer was used as a substrate, and nitrogen gas (purity 99.999%), hydrogen gas (purity 99.999%), and methane gas (purity 99.9%) were used as a carrier gas and a carbon source. The gas flow rate was set to 80 (hydrogen) sccm and 20 (methane) sccm, and multi-walled carbon nanotubes were produced by a plasma CVD method. During the growth of the carbon nanotubes, the temperature of the substrate was maintained at 773K.
[0021]
The multi-walled carbon nanotubes as the reactive template substance thus produced were dispersed on a substrate made of porous graphite. This graphite substrate was placed on the upper part of a graphite crucible made of graphite. The lower portion of the crucible was filled with a powder of boron oxide, copper oxide, and molybdenum oxide so as to form a continuous layer. Then, it was heated to 1973K in a high-frequency induction heating furnace while flowing nitrogen gas into the crucible. Furthermore, annealing was performed for 30 minutes while flowing nitrogen gas at a flow rate of 3 L / min. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature in 2 hours while continuously flowing nitrogen gas into the crucible.
[0022]
FIG. 2 shows the results of observing the produced multi-layer boron nitride nanotubes with a high-resolution transmission electron microscope. From FIG. 2, it was confirmed that the tissues were arranged linearly with high orientation. Its diameter was 8-15 nm.
[0023]
FIG. 3 shows the measurement results of the electron energy loss spectrum. From FIG. 3, as a result of the electron energy loss spectrum analysis, it was confirmed that the ratio of boron to nitrogen was 1: 1.
Example 2
A mixture of ferrocene and melamine and calcined at 1293K in an argon atmosphere, to produce an oriented multilayer nanotubes consisting of CN X. The oriented multi-walled nanotube made of CN X was dispersed on a substrate made of porous graphite in the same manner as in Example 1. This graphite substrate was placed on the upper part of a graphite crucible made of graphite. The lower portion of the crucible was filled with a powder of boron oxide, copper oxide, and molybdenum oxide so as to form a continuous layer. Then, the mixture was heated to 2113K in a high-frequency induction heating furnace while flowing nitrogen gas into the crucible. Furthermore, annealing was performed for 30 minutes while flowing nitrogen gas at a flow rate of 3 L / min. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature in 2 hours while continuously flowing nitrogen gas into the crucible.
[0024]
FIG. 4 shows the result of observing the formed multi-walled nanotube composed of boron, carbon, and nitrogen with a high-resolution transmission electron microscope. From FIG. 4, it was confirmed that the tissues were arranged linearly with high orientation.
[0025]
FIG. 3 shows the measurement results of the electron energy loss spectrum. From FIG. 3, the result of electron energy loss spectrum analysis confirmed that the ratio of boron, carbon, and nitrogen was 0.46: 1.00: 0.22.
[0026]
【The invention's effect】
According to the invention of this application, as described in detail above, multi-oriented boron nitride nanotubes or boron-based materials having high orientation useful as semiconductor materials, flat panel display materials, emitter materials, heat-resistant filling materials, high-strength materials, catalysts, etc. There is provided a novel method for producing a multi-walled oriented nanotube which enables simple production of a multi-walled nanotube composed of carbon and nitrogen atoms.
[0027]
According to the method for producing oriented multi-walled nanotubes of the invention of this application, multi-walled boron nitride nanotubes having extremely high orientation or multi-walled nanotubes composed of boron / carbon / nitrogen atoms can be produced simply and inexpensively. These oriented multi-walled nanotubes have unprecedented properties as semiconductor materials, flat panel display materials, emitter materials, heat-resistant filling materials, high-strength materials, catalysts, etc., and are therefore used as advanced functional materials in advanced fields. There is expected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration for implementing a method for producing an oriented multi-walled nanotube according to the invention of the present application.
FIG. 2 is a high-resolution transmission electron microscope image of a multi-layer boron nitride nanotube produced in an example of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing an electron energy loss spectrum of a multi-layer boron nitride nanotube produced in an example of the present invention.
FIG. 4 is a high-resolution transmission electron microscope image of a multi-walled nanotube composed of boron, carbon, and nitrogen produced in an example of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing an electron energy loss spectrum of a multi-walled nanotube composed of boron, carbon, and nitrogen produced in an example of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 substrate 2 starting material 3 crucible 4 reactant 5 nitrogen gas

Claims (6)

1500K〜2500Kの高温下において、酸化ホウ素、酸化銅、酸化モリブデン、および、窒素を、多層カーボンナノチューブに反応させ、配向性を有する多層窒化ホウ素ナノチューブを生成することを特徴とする配向性多層ナノチューブの製造方法。At a high temperature of 1500 K to 2500 K, boron oxide, copper oxide, molybdenum oxide, and nitrogen are reacted with the multi-walled carbon nanotube to produce a multi-layered boron nitride nanotube having an orientation. Production method. 流動する窒素ガス雰囲気中において、1500K〜2500Kに加熱することにより、酸化ホウ素、酸化銅、および、酸化モリブデンを多層カーボンナノチューブに反応させ、配向性を有する多層窒化ホウ素ナノチューブを生成することを特徴とする請求項1記載の配向性多層ナノチューブの製造方法。In a flowing nitrogen gas atmosphere, by heating to 1500K to 2500K, boron oxide, copper oxide, and molybdenum oxide are reacted with the multi-walled carbon nanotubes to produce multi-walled boron nitride nanotubes having orientation. The method for producing an oriented multi-walled nanotube according to claim 1. 流動する窒素ガス雰囲気中において、1500K〜2500Kに加熱することにより、酸化ホウ素、酸化銅、および、酸化モリブデンを多層カーボンナノチューブに反応させ、反応後に、反応により生成した生成物を流動する窒素ガス雰囲気中において室温まで冷却し、配向性を有する多層窒化ホウ素ナノチューブを生成することを特徴とする請求項2記載の配向性多層ナノチューブの製造方法。By heating to 1500K to 2500K in a flowing nitrogen gas atmosphere, boron oxide, copper oxide, and molybdenum oxide react with the multi-walled carbon nanotube, and after the reaction, a nitrogen gas atmosphere in which a product generated by the reaction flows. The method for producing an oriented multi-walled nanotube according to claim 2, wherein the multi-layered boron nitride nanotube having an orientation is produced by cooling to room temperature in the inside. 1500K〜2500Kの高温下において、酸化ホウ素、酸化銅、および、窒素を、炭素と窒素との化合物であるCNからなる配向性多層ナノチューブに反応させ、ホウ素、炭素、窒素からなる配向性多層ナノチューブを生成することを特徴とする配向性多層ナノチューブの製造方法。In high temperature 1500K~2500K, boron oxide, copper oxide, and, nitrogen, reacted oriented multilayer nanotubes consisting of CN X is a compound of carbon and nitrogen, boron, carbon, oriented multilayer nanotubes consisting of nitrogen A method for producing oriented multi-walled nanotubes, characterized in that: 流動する窒素ガス雰囲気中において、1500K〜2500Kに加熱することにより、酸化ホウ素および酸化モリブデンを炭素と窒素との化合物であるCNからなる配向性多層ナノチューブに反応させ、ホウ素、炭素、窒素からなる配向性多層ナノチューブを生成することを特徴とする請求項4記載の配向性多層ナノチューブの製造方法。In a nitrogen gas atmosphere to flow, by heating the 1500K~2500K, reacted oriented multilayer nanotubes comprising boron oxide and molybdenum oxide from CN X is a compound of carbon and nitrogen, comprising boron, carbon, nitrogen The method for producing an oriented multi-walled nanotube according to claim 4, wherein the oriented multi-walled nanotube is produced. 流動する窒素ガス雰囲気中において、1500K〜2500Kに加熱することにより、酸化ホウ素および酸化モリブデンを炭素と窒素との化合物であるCNからなる配向性多層ナノチューブに反応させ、反応後に、反応により生成した生成物を流動する窒素ガス雰囲気中において室温まで冷却し、ホウ素、炭素、窒素からなる配向性多層ナノチューブを生成することを特徴とする請求項5記載の配向性多層ナノチューブの製造方法。In a nitrogen gas atmosphere to flow, by heating the 1500K~2500K, reacted oriented multilayer nanotubes comprising boron oxide and molybdenum oxide from CN X is a compound of carbon and nitrogen, after the reaction, it was generated by the reaction The method for producing an oriented multi-walled nanotube according to claim 5, wherein the product is cooled to room temperature in a flowing nitrogen gas atmosphere to produce an oriented multi-walled nanotube composed of boron, carbon, and nitrogen.
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