JP2005220006A - カーボンナノチューブ及びその精製方法 - Google Patents
カーボンナノチューブ及びその精製方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005220006A JP2005220006A JP2004342084A JP2004342084A JP2005220006A JP 2005220006 A JP2005220006 A JP 2005220006A JP 2004342084 A JP2004342084 A JP 2004342084A JP 2004342084 A JP2004342084 A JP 2004342084A JP 2005220006 A JP2005220006 A JP 2005220006A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon nanotubes
- swcnt
- carbon nanotube
- purifying
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 145
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 88
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 45
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 12
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 30
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 21
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims description 19
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 18
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 15
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 claims description 14
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 13
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 claims description 7
- 125000005581 pyrene group Chemical group 0.000 claims 1
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 abstract description 69
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 abstract 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 12
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 12
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 11
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Chemical group CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000005063 solubilization Methods 0.000 description 5
- 230000007928 solubilization Effects 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 5
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001241 arc-discharge method Methods 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000000223 laser vaporisation method Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229940126062 Compound A Drugs 0.000 description 3
- NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N Heterophylliin A Natural products O1C2COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC2C(OC(=O)C=2C=C(O)C(O)=C(O)C=2)C(O)C1OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- OXMIDRBAFOEOQT-UHFFFAOYSA-N 2,5-dimethyloxolane Chemical compound CC1CCC(C)O1 OXMIDRBAFOEOQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011852 carbon nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 2
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- LVTJOONKWUXEFR-FZRMHRINSA-N protoneodioscin Natural products O(C[C@@H](CC[C@]1(O)[C@H](C)[C@@H]2[C@]3(C)[C@H]([C@H]4[C@@H]([C@]5(C)C(=CC4)C[C@@H](O[C@@H]4[C@H](O[C@H]6[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](C)O6)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]6[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](C)O6)[C@H](CO)O4)CC5)CC3)C[C@@H]2O1)C)[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 LVTJOONKWUXEFR-FZRMHRINSA-N 0.000 description 2
- BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N pyrene Chemical compound C1=CC=C2C=CC3=CC=CC4=CC=C1C2=C43 BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 2
- 239000010414 supernatant solution Substances 0.000 description 2
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 2
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KSFOVUSSGSKXFI-GAQDCDSVSA-N CC1=C/2NC(\C=C3/N=C(/C=C4\N\C(=C/C5=N/C(=C\2)/C(C=C)=C5C)C(C=C)=C4C)C(C)=C3CCC(O)=O)=C1CCC(O)=O Chemical compound CC1=C/2NC(\C=C3/N=C(/C=C4\N\C(=C/C5=N/C(=C\2)/C(C=C)=C5C)C(C=C)=C4C)C(C)=C3CCC(O)=O)=C1CCC(O)=O KSFOVUSSGSKXFI-GAQDCDSVSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 239000002879 Lewis base Substances 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- JRXXLCKWQFKACW-UHFFFAOYSA-N biphenylacetylene Chemical group C1=CC=CC=C1C#CC1=CC=CC=C1 JRXXLCKWQFKACW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 1
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N fluoranthrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=C22)=C3C2=CC=CC3=C1 GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012458 free base Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001641 gel filtration chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 150000007527 lewis bases Chemical class 0.000 description 1
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229950003776 protoporphyrin Drugs 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000000550 scanning electron microscopy energy dispersive X-ray spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/168—After-treatment
- C01B32/17—Purification
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2202/00—Structure or properties of carbon nanotubes
- C01B2202/02—Single-walled nanotubes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
【解決手段】 共役環状構造を含むレセプター部位と前記レセプター部位を複数固定する
ためのスペーサー部位とで構成されるテンプレート化合物が溶解された溶液中にカーボン
ナノチューブを添加し、特定のカーボンナノチューブを溶液中に抽出させる工程と、抽出
したカーボンナノチューブを回収する工程により、カーボンナノチューブを精製する。
【選択図】 図2
Description
ンナノチューブに関する。
チューブは、例えば超高集積化が可能な分子素子、水素を始めとする各種ガスの吸蔵材料、電界放出ディスプレー(FED)用部材、電極材料、樹脂成形品用添加材などの機能性材料として注目されている。
1)カーボンナノチューブを超音波洗浄機などで分散させ、クロマトグラフィーで分離す
る(下記特許文献1)。
2)遠心法において液中の沈降速度の差により分離する(下記非特許文献1)。
3)グラファイト片ないしカーボンナノ微粒子と、カーボンナノチューブの耐酸化能力(
燃焼温度)の差を利用して、気相中で加熱することにより分離する。(下記非特許文献2)。
4)硝酸、塩酸、過酸化水素水などの酸の中に分散させ、加熱・撹拌して酸化除去する(
下記非特許文献3)。
5)帯電させて、金属タイプと絶縁タイプのカーボンナノチューブを分離する(下記特許
文献2)。
6)電気泳動により分離・回収する(下記特許文献3)。
7)溶媒に分散させて、メンブレンフィルタで濾過する。
等が報告されている。しかし、精製方法としては未だ決定的なものが報告されてない。
ンナノチューブの可溶化が多くの研究者により試みられている。カーボンナノチューブの
可溶化はこれまで、1)強酸等でカーボンナノチューブを処理することにより、その末端
や欠陥部位を官能基化し、そこから共有結合を介して脂溶性の高い部位を導入することで
可溶化する手法、2)非共有結合を介して脂溶性の高い部位を導入することで可溶化する
手法、が知られている。2)はカーボンナノチューブの構造を傷つけることなく、精製前
と変わらない形で回収でき、より簡便なことから、1)に比べて優れた手法といえる。ご
く最近では、プロトポルフィリンを可溶化試剤として用いることが報告されている(下記
非特許文献4)。しかしながら、可溶化と同時にカーボンナノチューブの直径の選別を行
うという試みは一切なされていない。
さ、もしくはキラリティーが揃ったカーボンナノチューブを直接合成する方法も研究開発
されている。
ボンナノチューブは、次世代の電子デバイスとしての用途が期待されている。しかしながら、この単層カーボンナノチューブを、安価、多量、効率的、かつ簡便に製造し得る技術
は、これまで見出されていないのが実状である。例えば、単層カーボンナノチューブの製
造方法としては、アーク放電法やレーザー気化法などが開示されているが、これらの方法
は、製造コストが高くつく上、量産が困難である。また、カーボンナノチューブの直径は
反応温度、ならびに触媒金属の粒子径に依存していると考えられており、前記のアーク放
電法やレーザー気化法では、反応系中での厳密な温度制御や触媒金属の粒子径の制御が困
難であるため、所望の直径を有する均質なカーボンナノチューブを得ることは難しい。さ
らに、触媒を用いた通常の気相合成法では、反応性の高いアセチレンや一酸化炭素が原料
として用いられる。このような触媒を用いた通常の気相合成法では、触媒担体細孔外でカーボンナノチューブの成長が進行するため、該カーボンナノチューブの直径が制御されず、また、多層化が進行しやすいという問題がある。
著しく異なることが知られており、この先期待される電子材料への応用には、その構造の
制御が不可欠と言える。先述のように、製造段階から単一の組成のカーボンナノチューブ
を合成する試みは広く行われており、触媒の種類、形状等を工夫することで多層、単層の
作り分けは制御できるようになったものの、直径、長さ、キラリティーを制御するまでに
は至っていない。
合物を介在させることによって溶媒中に抽出させ、該溶媒からカーボンナノチューブを精
製・回収するものである。
位と前記レセプター部位を複数固定するためのスペーサー部位とで構成されるテンプレート化合物が溶解された溶液中にカーボンナノチューブを添加し、特定のカーボンナノチューブを溶液中に抽出させる工程と、抽出したカーボンナノチューブを回収する工程を有す
ることを特徴とする。また、カーボンナノチューブを抽出させる工程において、超音波照
射を行うことを特徴とする。また、カーボンナノチューブを回収する工程において、遠心
分離を行うことを特徴とする。さらに、カーボンナノチューブを溶液中に抽出させる工程において、溶媒にテトラヒドロフラン(THF)を用いることを特徴とする。ここでTHFとしては、2−メチルテトラヒドロフランや2,5−ジメチルテトラヒドロフラン等のTHF誘導体も含む。但し、汎用性、取り扱い性やコストの点からTHFを用いることが好ましい。なお、本発明で抽出とは溶液中にカーボンナノチューブを溶解もしくは分散させた状態を意味する。
200cm-1付近に現れるピークの半値幅が20cm-1以下であることを特徴とする。
さらに、本発明のカーボンナノチューブは、テンプレート化合物のポルフィリン骨格に配位していた金属元素を表面に担持していることを特徴とする。
ナノチューブを簡便に得ることができる。
とレセプター部位とからなる分子である。スペーサー部位は、複数のレセプター部位をナ
ノチューブの包接が可能な角度と距離にある程度固定する役割を担う。典型的な例として
は、ポルフィリン、ナフタレン、ベンゼン、ジフェニルアセチレン等が挙げられる。
ただし、亜鉛等のルイス酸性を有する金属は、ルイス塩基であるカーボンナノチューブ表面を覆うπ平面に対しより高い親和性を示すと考えられ、レセプター部位としてより好ましい。
なお、複数のレセプター部位の化学構造は同一であってもよいし、異なっていてもよい。
親油性の置換基は、炭素数3以上の置換基であることが好ましく、プロピル基やブチル基等の脂肪族系置換基、ベンジル基等の芳香族系置換基、またはシクロヘキシル基等の環状脂肪族系の置換基等を基本骨格とするものを例示することができるが、これらに限定されない。これらの置換基の一部に水酸基、エステル結合、アミノ基、エーテル結合等の炭素以外の元素を含むものがあってもよい。
あるが、ナノチューブが作る強固なバンドルをほどく効果が期待できることから超音波照
射を用いることが好ましい。また、超音波照射装置には、バス型、ホーン型等があるが、
いずれでもよい。ただし、ホーン型はカーボンナノチューブを含む懸濁液に直接作用する
ことから、バンドルをほどく効果がより大きいと期待される。
しているカーボンナノチューブ、その他不純物を沈降させ、上澄み液を固体が混入しない
ように慎重にピペットで吸い上げるか、デカンテーションにより固液を分離する。遠心分
離に代えて、自然沈降や濾過による固液分離を用いることも可能である。
分離し、純粋なカーボンナノチューブを取り出す工程は、温度を変える(加熱、もしくは
冷却)、他の溶剤を添加する、光、超音波等の物理的な刺激を与える、レセプター部位と
ナノチューブ表面との超分子結合を阻害する試剤を加える、等によりカーボンナノチュー
ブ、テンプレート化合物とそれらの会合体との間の平衡を前者の側に移行させることにより行われる。本発明においては、室温下、数時間静置しておくことにより、カーボンナノ
チューブの沈殿が得られた。それを再び遠心分離し、固液を分離し、固体に溶媒を加え、
超音波照射して洗浄することで、直径の選別されたカーボンナノチューブが得られる。
るポルフィリンを用いた。以下テンプレート化合物Aと称する。テンプレート化合物A約
0.3mgを溶媒1mlに加えて溶解させ、均一な溶液にした後、約1mgの単層カーボ
ンナノチューブ(以下、SWCNTという)を加えた。用いた溶媒はテトラヒドロフラン
(THF)であるが、用いることのできる溶媒はテンプレート化合物を溶解させることが
できれば、何れの溶媒も適用可能である。例えばクロロホルム、ジクロロメタン、トルエ
ン、ベンゼン、クロロベンゼン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、へキサン、アセトン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトニトリル、ジエチルエーテルなどである。
行った。この状態の懸濁液で、テンプレート化合物と親和性が高いSWCNTはテンプレート化合物と会合体を形成し、溶媒中に溶解、もしくは高分散している。一方、テンプレート化合物と親和性の小さいSWCNTは溶媒中に分散することなく、遠心分離により沈
殿物(B)となる。この時同時に不純物も沈殿となる。上澄み液は、テンプレート化合物
と親和性の高いSWCNTが溶解、もしくは分散している黒色の液体である。
の大きさと、スペーサー分子とレセプター部位の成す角度によりきまる。テンプレート化
合物が作り出す空間によって包接される直径を有するSWCNTがテンプレート化合物と
会合体を形成し、溶媒中に抽出可能となる。この状態を模式的に図2に示した。
上澄み液を室温で放置すると黒色の沈殿が得られた。約15分間の遠心操作の後、テンプ
レート化合物を含む上澄み液を回収し、黒色沈殿に対し溶媒(1ml)を加え、約5分間
の超音波照射、約15分間の遠心操作の後、再び上澄み液を回収することで沈殿の洗浄を
行った。沈殿を室温、真空下乾燥した後にラマン散乱測定を行うとともに、必要に応じて
電子顕微鏡による分析を行った。
別操作前のSWCNTを測定した場合には21cm-1であったのに対し、選別後では20cm-1となった。
何れも20cm-1以下となった。
なお、図3中の数値は各最大ピーク頂点(1593cm-1)における散乱光の強度を
示している。また、図4の括弧内の数値は、ピーク頂点の波数とその強度を示している。
ピークの頂点における強度の半分の強度ところに横軸に平行な線を引き、この直線とピークとの交わり2点間の波数を半値幅とした。例えば、図4の精製後のピークではピーク
頂点の強度は1741でその半分の871のところで横軸に平行な線を引き、ピークとの
交わり(2点)を取り、その間の波数を読むと20cm-1であった。
径の関係については、上記非特許文献5に記載されている。
(1) ω=(224/d)+14
(2) ω=(232/d)+6.5
(3) ω=(214/d)+6
(4) ω=234/d
(5) ω=248/d
ここで、ωはラマン散乱測定で検出されたピーク波数で単位はcm-1、dはSWCNTの直径で単位はnmである。
結果を図5に示した。選別前、多数の異物が観察されたが、選別後には異物は認められず、SWCNTのみが観察された。このことから、本選別の操作は、SWCNTから異物を
取り除く精製の効果も有することが明らかとなった。
て測定した。その結果を図6に示した。図6の括弧内の数値は、ピーク頂点の波数とその
強度を示している。選別前、ピークは3カ所あったが、選別後170cm-1と206cm-1の2つのピークはほぼ消滅し、1つに減少していた。このことからも選別操作による精製の効果が明らかとなった。
また、カーボンナノチューブの抽出操作における遠心分離により生じた沈殿物(前記沈殿物(B)に相当する)について、さらにTHFを加えて再度SWCNTを抽出した点が実施例1と異なる。
本実施例では、テンプレート化合物の種類が異なる点、最初の超音波照射を17時間行った点を除き、実施例2と同様の方法で特定の直径のSWCNTを選別して抽出し、得られた抽出物および残留物について、実施例2と同様に、ラマン散乱、SEM、TEMにより分析した。
図10のラマン散乱測定結果において、式(1)によりSWCNTの直径を求めると、本実施例でも実施例2と同様に、選別操作によって直径1.43nm(173cm-1)のSWCNTが優先的に抽出されていることが分かる。また、第1抽出物と第2抽出物のラマン散乱スペクトルのピーク位置は同一であることから、同一の直径のSWCNTが選別されていることが分かる。
SEMでは、選別前のSWCNTと第1の残留物中に多数の異物が観察されたが、選別後の第2抽出物中には異物は認められず、SWCNTのみが観察され、本実施例の操作による精製の効果を確認できた。また、TEM写真においても、選別前のSWCNTに多数の異物が観察されたが、選別後の第2抽出物中には異物は認められず、SWCNTのみが観察され、SEMと同様に精製の効果を確認できた。
化が可能な分子素子、水素を始めとする各種ガスの吸蔵材料、電界放出ディスプレー(F
ED)用部材、電極材料、樹脂成形品用添加材などの機能性材料として広く用いられる。
Claims (10)
- 共役環状構造を含むレセプター部位と前記レセプター部位を複数固定するためのスペーサー部位とで構成されるテンプレート化合物が溶解された溶液中にカーボンナノチューブを添加し、特定のカーボンナノチューブを溶液中に抽出させる工程と、抽出したカーボンナノチューブを回収する工程を有することを特徴とするカーボンナノチューブの精製方法。
- 前記レセプター部位と前記スペーサー部位との少なくとも一方に親油性の置換基を有する前記テンプレート化合物が溶解された溶液中にカーボンナノチューブを添加し、特定のカーボンナノチューブを溶液中に抽出させる工程と、抽出したカーボンナノチューブを回収する工程を有することを特徴とする請求項1に記載のカーボンナノチューブの精製方法。
- カーボンナノチューブを溶液中に抽出させる工程において、超音波照射を行うことを特
徴とする請求項1または2に記載のカーボンナノチューブの精製方法。 - カーボンナノチューブを回収する工程において、遠心分離を行うことを特徴とする請求
項1〜3のいずれかに記載のカーボンナノチューブの精製方法。 - カーボンナノチューブを溶液中に抽出させる工程において、溶媒にテトラヒドロフランを用いることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のカーボンナノチューブの精製方法。
- 前記レセプター部位にポルフィリン又はピレン骨格を有していることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のカーボンナノチューブの精製方法。
- 前記ポルフィリン骨格に金属元素が配位されていることを特徴とする請求項6に記載のカーボンナノチューブの精製方法。
- ポルフィリン骨格に配位可能な金属元素を表面に担持していることを特徴とするカーボンナノチューブ。
- 請求項1または2に記載の精製方法によって得られたことを特徴とするカーボンナノチューブ。
- ラマン散乱測定により得られるスペクトルの200cm-1付近に現れるピークの半値
幅が20cm-1以下であることを特徴とするカーボンナノチューブ。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004342084A JP4868490B2 (ja) | 2004-01-06 | 2004-11-26 | カーボンナノチューブの精製方法 |
US10/584,947 US20070125707A1 (en) | 2004-01-06 | 2004-12-28 | Carbon nanotubes and method for purifying carbon nanotubes |
PCT/JP2004/019606 WO2005066072A1 (ja) | 2004-01-06 | 2004-12-28 | カーボンナノチューブ及びその精製方法 |
EP04807961A EP1702885A1 (en) | 2004-01-06 | 2004-12-28 | Carbon nanotube and method of purifying the same |
TW093141311A TW200526518A (en) | 2004-01-06 | 2004-12-30 | Carbon nanotube and method of purifying the same |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004001309 | 2004-01-06 | ||
JP2004001309 | 2004-01-06 | ||
JP2004342084A JP4868490B2 (ja) | 2004-01-06 | 2004-11-26 | カーボンナノチューブの精製方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005220006A true JP2005220006A (ja) | 2005-08-18 |
JP4868490B2 JP4868490B2 (ja) | 2012-02-01 |
Family
ID=34752080
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004342084A Expired - Fee Related JP4868490B2 (ja) | 2004-01-06 | 2004-11-26 | カーボンナノチューブの精製方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20070125707A1 (ja) |
EP (1) | EP1702885A1 (ja) |
JP (1) | JP4868490B2 (ja) |
TW (1) | TW200526518A (ja) |
WO (1) | WO2005066072A1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008169094A (ja) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | Nara Institute Of Science & Technology | カーボンナノチューブ分散液およびその製造方法、並びにその利用 |
JP2011230952A (ja) * | 2010-04-27 | 2011-11-17 | Nitta Corp | 長尺cntの単離分散液の製造方法、およびカーボンナノチューブ塗工膜 |
JP2012512811A (ja) * | 2008-12-19 | 2012-06-07 | デザインド・ナノチューブス・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー | 剥離したカーボンナノチューブ、その製造方法およびそれから得られる生成物 |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100741401B1 (ko) * | 2005-08-10 | 2007-07-20 | 한국기계연구원 | 마이크로파를 이용한 나노튜브의 분리 및 정제방법 및 그에사용되는 나노튜브의 분리 및 정제장치 |
JP2008163081A (ja) * | 2006-12-27 | 2008-07-17 | Fujifilm Corp | レーザー分解性樹脂組成物およびそれを用いるパターン形成材料ならびにレーザー彫刻型フレキソ印刷版原版 |
EP2225174A2 (en) * | 2007-11-21 | 2010-09-08 | Massachusetts Institute of Technology | Separation of nanostructures |
US7727505B2 (en) * | 2008-05-21 | 2010-06-01 | International Business Machines Corporation | Methods for separating carbon nanotubes by enhancing the density differential |
CN101780951B (zh) * | 2010-03-09 | 2011-10-19 | 北京大学 | 一种高纯度碳纳米管的纯化方法 |
WO2012080159A1 (en) | 2010-12-14 | 2012-06-21 | Styron Europe Gmbh | Improved elastomer formulations |
US9997785B2 (en) | 2011-06-23 | 2018-06-12 | Molecular Rebar Design, Llc | Nanoplate-nanotube composites, methods for production thereof and products obtained therefrom |
CA2839318A1 (en) | 2011-06-23 | 2012-12-27 | Molecular Rebar Design, Llc | Nanoplate-nanotube composites, methods for production thereof and products obtained therefrom |
US9156698B2 (en) | 2012-02-29 | 2015-10-13 | Yazaki Corporation | Method of purifying carbon nanotubes and applications thereof |
US9190185B2 (en) | 2012-04-23 | 2015-11-17 | University Of Georgia Research Foundation, Inc. | Bulk purification and deposition methods for selective enrichment in high aspect ratio single-walled carbon nanotubes |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10273308A (ja) * | 1997-03-27 | 1998-10-13 | Mitsubishi Chem Corp | 単原子層カーボンナノチューブの製造方法 |
JP2000044216A (ja) * | 1998-04-09 | 2000-02-15 | Horcom Ltd | ナノチュ―ブ煤の精製方法、ナノチュ―ブ複合材懸濁物及び組成物 |
-
2004
- 2004-11-26 JP JP2004342084A patent/JP4868490B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2004-12-28 WO PCT/JP2004/019606 patent/WO2005066072A1/ja active Application Filing
- 2004-12-28 EP EP04807961A patent/EP1702885A1/en not_active Withdrawn
- 2004-12-28 US US10/584,947 patent/US20070125707A1/en not_active Abandoned
- 2004-12-30 TW TW093141311A patent/TW200526518A/zh unknown
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10273308A (ja) * | 1997-03-27 | 1998-10-13 | Mitsubishi Chem Corp | 単原子層カーボンナノチューブの製造方法 |
JP2000044216A (ja) * | 1998-04-09 | 2000-02-15 | Horcom Ltd | ナノチュ―ブ煤の精製方法、ナノチュ―ブ複合材懸濁物及び組成物 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008169094A (ja) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | Nara Institute Of Science & Technology | カーボンナノチューブ分散液およびその製造方法、並びにその利用 |
JP2012512811A (ja) * | 2008-12-19 | 2012-06-07 | デザインド・ナノチューブス・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー | 剥離したカーボンナノチューブ、その製造方法およびそれから得られる生成物 |
JP2014237583A (ja) * | 2008-12-19 | 2014-12-18 | モレキュラー レバー デザイン エルエルシー | 剥離したカーボンナノチューブ、その製造方法およびそれから得られる生成物 |
JP2011230952A (ja) * | 2010-04-27 | 2011-11-17 | Nitta Corp | 長尺cntの単離分散液の製造方法、およびカーボンナノチューブ塗工膜 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4868490B2 (ja) | 2012-02-01 |
US20070125707A1 (en) | 2007-06-07 |
EP1702885A1 (en) | 2006-09-20 |
WO2005066072A1 (ja) | 2005-07-21 |
TW200526518A (en) | 2005-08-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7939047B2 (en) | Bulk separation of carbon nanotubes by bandgap | |
JP4868490B2 (ja) | カーボンナノチューブの精製方法 | |
JP4746183B2 (ja) | 溶媒和を容易にするための単層カーボンナノチューブの化学的誘導体化及び誘導体化ナノチューブの使用 | |
US7374685B2 (en) | Process for separating metallic from semiconducting single-walled carbon nanotubes | |
CN101018738B (zh) | 碳纳米管的分离方法、分散液及用该分离方法得到的碳纳米管 | |
Yu et al. | Preparation of hydroxypropyl‐β‐cyclodextrin cross‐linked multi‐walled carbon nanotubes and their application in enantioseparation of clenbuterol | |
Agboola et al. | Conceptual design of carbon nanotube processes | |
Tarasov et al. | Synthesis of carbon nanostructures by arc evaporation of graphite rods with Co–Ni and YNi2 catalysts | |
Balaban et al. | Polyacylation of Single‐Walled Nanotubes under Friedel–Crafts Conditions: An Efficient Method for Functionalizing, Purifying, Decorating, and Linking Carbon Allotropes | |
Bassiouk et al. | Noncovalent functionalization of single-walled carbon nanotubes with porphyrins | |
US8365923B2 (en) | Methods for selectively separating carbon nanotubes | |
Calatayud et al. | Encapsulation of Cadmium Selenide Nanocrystals in Biocompatible Nanotubes: DFT Calculations, X‐ray Diffraction Investigations, and Confocal Fluorescence Imaging | |
Sun et al. | Purification and separation of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) | |
Khamidullin et al. | Simple, cost-efficient and high throughput method for separating single-wall carbon nanotubes with modified cotton | |
CN112174118B (zh) | 一种大直径半导体性单壁碳纳米管的分离方法 | |
Cheng et al. | Interlocking of single-walled carbon nanotubes with metal-tethered tetragonal nanobrackets to enrich a few hundredths of a nanometer range in their diameters | |
CN104955904B (zh) | 具有可移除性添加剂的溶剂基和水基碳纳米管油墨 | |
JP2011178723A (ja) | 原子内包フラーレン誘導体および原子内包フラーレン誘導体の製造方法ならびに原子内包フラーレンの内包原子のケージ内位置確定方法 | |
JP2009286663A (ja) | カーボンナノチューブの分離方法 | |
JP5158805B2 (ja) | 銀ナノクラスター含有微細中空繊維状有機ナノチューブ及びその製造方法 | |
CN111498833A (zh) | 一种双壁碳纳米环材料及其制备方法与应用 | |
Maimaiti et al. | Low molecular weight polypyrmidine for release and size controlled process of single-walled carbon nanotubes | |
CN1902128A (zh) | 碳纳米管和碳纳米管的提纯方法 | |
WO2013135894A1 (en) | Versatile functionalization of carbon nanostructures | |
JP2003286016A (ja) | 精製金属内包カーボンチューブの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071018 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20071019 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20071019 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101130 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110131 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20110415 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20110415 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111108 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111111 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141125 Year of fee payment: 3 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |