JP2008006399A - Gas storage material - Google Patents

Gas storage material Download PDF

Info

Publication number
JP2008006399A
JP2008006399A JP2006181121A JP2006181121A JP2008006399A JP 2008006399 A JP2008006399 A JP 2008006399A JP 2006181121 A JP2006181121 A JP 2006181121A JP 2006181121 A JP2006181121 A JP 2006181121A JP 2008006399 A JP2008006399 A JP 2008006399A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bundle
carbon nanotubes
gas storage
storage material
heat treatment
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.)
Pending
Application number
JP2006181121A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kyoichi Tange
恭一 丹下
Jiro Mizuno
二郎 水野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2006181121A priority Critical patent/JP2008006399A/en
Publication of JP2008006399A publication Critical patent/JP2008006399A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas storage material of an enhanced gas storage capacity which secures a sufficient quantity of voids by releasing monolayer carbon nanotubes from their close adhesion by decoupling and dispersing bundles of the carbon nanotubes to reduce the bundle size. <P>SOLUTION: The gas storage material comprised of monolayer carbon nanotubes forming a bundle structure is characterized in that the number of the monolayer carbon nanotubes constituting individual bundles is not more than 10 in average. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、単層カーボンナノチューブがバンドル構造を形成しているガス吸蔵材料およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a gas storage material in which single-walled carbon nanotubes form a bundle structure and a method for producing the same.

カーボンナノチューブ(CNT)は、チューブ内部空間およびチューブ間空隙にガスを吸着させることにより大きなガス吸蔵能力が得られる優れたガス吸蔵材として期待されている。例えば、自動車搭載用の燃料ガス(水素、メタン、天然ガス等)の貯蔵システムの構築に極めて有用である。   Carbon nanotubes (CNT) are expected as an excellent gas storage material that can obtain a large gas storage capacity by adsorbing gas in the internal space of the tube and the space between the tubes. For example, it is extremely useful for the construction of a storage system for fuel gas (hydrogen, methane, natural gas, etc.) mounted on automobiles.

カーボンナノチューブ内部空間での吸着について考慮すべきことは、ガス分子はチューブ内壁に直接吸着するだけでなく、チューブ内壁からの吸着作用が及ぶ範囲内で、吸着したガス分子上に更にガス分子が吸着し、更にその上にもガス分子が吸着する、ということが繰り返されることである。このように多重吸着することによりカーボンナノチューブの内部空間への吸着量が増大し、高いガス吸蔵効率が得られる。したがって、吸蔵対象とするガス分子が多重吸着できる大きな内部空間を確保できる十分な大きさのチューブ径が必要である。しかし、チューブ径が余り大きいとチューブ内空間の中心領域はチューブ壁からの吸着作用が及ばず無駄な空間となるため、吸蔵効率が低下する。そのため、高い吸蔵効率を得るには、吸蔵対象とするガス分子のサイズと吸着特性に応じて適切なチューブ径とする必要がある。   What should be considered about the adsorption in the carbon nanotube inner space is not only that the gas molecules are directly adsorbed on the inner wall of the tube, but also more gas molecules are adsorbed on the adsorbed gas molecules within the range of the adsorption action from the inner wall of the tube In addition, it is repeated that gas molecules are adsorbed on it. Such multiple adsorption increases the amount of adsorption of the carbon nanotubes into the internal space, and high gas storage efficiency is obtained. Therefore, it is necessary to have a sufficiently large tube diameter that can secure a large internal space in which multiple gas molecules to be occluded can be adsorbed. However, if the tube diameter is too large, the central region of the inner space of the tube becomes a useless space because the adsorption action from the tube wall does not reach, so the occlusion efficiency decreases. Therefore, in order to obtain high occlusion efficiency, it is necessary to set the tube diameter to an appropriate value according to the size and adsorption characteristics of gas molecules to be occluded.

上記の観点から、例えば前記の燃料ガスのうち分子サイズの最も小さい水素(分子径0.28nm)の吸蔵に適したチューブ径は1.5〜2nm程度である。これに対して、現在市販されている単層カーボンナノチューブは最大でも平均チューブ径1nm程度であり、このままでは高い吸蔵効率が得られない。そこで、カーボンナノチューブを大径化するため、真空中または不活性ガス雰囲気中で1500〜200℃程度に加熱してカーボンナノチューブ同士を融合させる方法が知られている。   From the above viewpoint, for example, the tube diameter suitable for occlusion of hydrogen (molecular diameter 0.28 nm) having the smallest molecular size in the fuel gas is about 1.5 to 2 nm. On the other hand, single-walled carbon nanotubes currently on the market have an average tube diameter of about 1 nm at the maximum, and high occlusion efficiency cannot be obtained as it is. Therefore, in order to increase the diameter of the carbon nanotube, a method of fusing the carbon nanotubes by heating to about 1500 to 200 ° C. in a vacuum or in an inert gas atmosphere is known.

一方、カーボンナノチューブのチューブ間空隙での吸着について考慮すべきことは、複数のカーボンナノチューブがファンデルワールス力によって集合してバンドル構造を形成することである。バンドルを構成するカーボンナノチューブ間に適度な空隙を確保し、バンドル全体としてガス分子の吸着量を増加させることにより、バンドルの集合体としてのガス吸蔵材料のガス吸蔵効率を高めることができる。   On the other hand, what should be considered about the adsorption | suction in the space | gap between tubes of a carbon nanotube is that several carbon nanotubes aggregate by van der Waals force, and form a bundle structure. By securing an appropriate space between the carbon nanotubes constituting the bundle and increasing the amount of gas molecules adsorbed as a whole bundle, the gas storage efficiency of the gas storage material as the bundle aggregate can be increased.

しかし、巨大なバンドルを構成する無数のカーボンナノチューブは密集しており、互いに密着している。この密集を解除し、チューブ同士を密着状態から解放して、チューブ間に適度な空隙を形成するには、結局、バンドル自体を分散させてバンドル・サイズを小さくする必要がある。   However, the countless carbon nanotubes that make up a huge bundle are densely packed and in close contact with each other. In order to release this crowding and release the tubes from close contact to form an appropriate gap between the tubes, the bundle itself must be dispersed to reduce the bundle size.

特許文献1には、スーパーバンドルを形成するために、希酸または酸性溶液を溶媒として単層カーボンナノチューブ基材の懸濁液を作成し、これを超音波エネルギーにより攪拌すること、該基材として98%以上の単層カーボンナノチューブを用いることが開示されている。しかし、スーパーバンドルを分散させることについては何ら示唆がない。   In Patent Document 1, in order to form a super bundle, a suspension of a single-walled carbon nanotube substrate is prepared using a dilute acid or an acidic solution as a solvent, and this is stirred with ultrasonic energy. The use of 98% or more single-walled carbon nanotubes is disclosed. However, there is no suggestion about distributing super bundles.

特許文献2には、グラファイト層間化合物(GIC)にアルカリ金属をドープしてミリング処理によりナノ構造化させることにより、GIC間に適度な空隙を設けてガスの吸着を可能とすることが開示されている。   Patent Document 2 discloses that a graphite intercalation compound (GIC) is doped with an alkali metal and nano-structured by milling to provide an appropriate gap between the GICs to allow gas adsorption. Yes.

特許文献3には、カーボンナノチューブに欠陥を導入することにより、カーボンナノチューブの合体が促進され、大径化が容易になることが開示されている。   Patent Document 3 discloses that introduction of defects into carbon nanotubes promotes coalescence of carbon nanotubes and facilitates an increase in diameter.

特許文献4には、カーボンナノチューブに開孔部を形成し、開孔部のレーザラマン分光におけるD/G比を0.02〜0.10とすることにより、水素吸蔵能力を高めることが開示されている。   Patent Document 4 discloses that an opening is formed in a carbon nanotube, and the D / G ratio in the laser Raman spectroscopy of the opening is 0.02 to 0.10, thereby increasing the hydrogen storage capacity. Yes.

特許文献5には、単層カーボンナノチューブに電子線を照射することにより比表面積を増加させ、水素吸蔵量を増加させることが開示されている。   Patent Document 5 discloses that the specific surface area is increased by irradiating the single-walled carbon nanotube with an electron beam to increase the hydrogen storage amount.

特許文献2〜5にも、バンドルを分散させることについては何ら示唆がない。   Patent Documents 2 to 5 have no suggestion about dispersing the bundle.

特表2003−520178号公報Special table 2003-520178 gazette 特開2004−181383号公報JP 2004-181383 A 特開2005−324971号公報JP 2005-324971 A 特開2004−290793号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-290793 特開2003−26413号公報JP 2003-26413 A

本発明は、バンドルを分散させてバンドル・サイズを小さくすることにより、単層カーボンナノチューブ間に空隙を確保し、ガス吸蔵能力を高めたガス吸蔵材料を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a gas storage material in which a bundle is dispersed to reduce a bundle size, thereby ensuring a space between single-walled carbon nanotubes and improving a gas storage capacity.

上記の目的を達成するために、本発明のガス吸蔵材料は、単層カーボンナノチューブがバンドル構造を形成しているガス吸蔵材料において、個々のバンドルを構成する単層カーボンナノチューブの本数が平均10本以下であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the gas storage material of the present invention has an average of 10 single-walled carbon nanotubes constituting each bundle in the gas storage material in which single-walled carbon nanotubes form a bundle structure. It is characterized by the following.

本発明は、バンドルを構成する単層カーボンナノチューブの本数を平均10本以下に制限してバンドル・サイズを小さくしたことにより、バンドル内のチューブ間に適度な空隙が確保された状態となり、比表面積の大きいガス吸蔵材料が得られる。   In the present invention, the number of single-walled carbon nanotubes constituting the bundle is limited to an average of 10 or less and the bundle size is reduced, so that an appropriate gap is secured between the tubes in the bundle, and the specific surface area is increased. A large gas storage material can be obtained.

既に述べたように、一般にバンドル・サイズが大きいとバンドル内のカーボンナノチューブは密集状態になっており、互いに密着している。この密集を解除し、チューブ同士を密着状態から解放して、チューブ間に適度な空隙を形成するには、結局、バンドル自体を分散させてバンドル・サイズを小さくする必要がある。   As already described, generally, when the bundle size is large, the carbon nanotubes in the bundle are in a dense state and are in close contact with each other. In order to release this crowding and release the tubes from close contact to form an appropriate gap between the tubes, the bundle itself must be dispersed to reduce the bundle size.

その具体的な手段として、本発明においては、バンドルを構成する単層カーボンナノチューブの本数を平均10本以下に制限した。この範囲内のバンドル・サイズとすることにより、多数のバンドルの集合体であるガス吸蔵材料の比表面積が格段に増大する。   As a specific means, in the present invention, the number of single-walled carbon nanotubes constituting the bundle is limited to an average of 10 or less. By setting the bundle size within this range, the specific surface area of the gas storage material which is an aggregate of a large number of bundles is remarkably increased.

本発明の望ましい実施形態においては、単層カーボンナノチューブは、平均直径が1.5〜2nmであり、チューブの任意部位での断面積をS、周囲長をLとしたときにS/L比が1.0〜1.2である。平均チューブ径が1.5〜2nmであると水素ガスおよび同等の比較的小さい分子サイズの吸蔵用に適しており、チューブS/L比が1.0〜1.2であるとチューブ断面形状が真円から外れた不定形となりチューブ間空隙の確保に有利である。更に、S/L比が1.1〜1.2であると、ガス吸着に有効な細孔容積の確保に有利である。   In a desirable embodiment of the present invention, the single-walled carbon nanotube has an average diameter of 1.5 to 2 nm, and the S / L ratio is S when the cross-sectional area at an arbitrary portion of the tube is S and the perimeter is L. 1.0 to 1.2. When the average tube diameter is 1.5 to 2 nm, it is suitable for occlusion of hydrogen gas and an equivalent relatively small molecular size, and when the tube S / L ratio is 1.0 to 1.2, the tube cross-sectional shape is It is indeterminate from the perfect circle, which is advantageous for securing the space between tubes. Furthermore, when the S / L ratio is 1.1 to 1.2, it is advantageous for securing a pore volume effective for gas adsorption.

〔実施例1〕
市販の単層カーボンナノチューブを出発材料として、下記の2段熱処理を行なった後、種々の特性を調べた。
[Example 1]
Using the commercially available single-walled carbon nanotube as a starting material, the following two-stage heat treatment was performed, and various characteristics were examined.

出発材料としてCNI社製の単層カーボンナノチューブを用いた。受け入れたままの状態では不純物として、カーボンナノチューブ生成に用いた触媒の構成成分であるFeが20〜30wt%残留している。そのため、60℃のHCl溶液(HCl:HO=1:2)中で3時間処理して残留Feを溶解して除去した。その後、純水洗浄を行い、次いで10Pa程度の真空中で200℃に加熱する真空乾燥を行なった。 Single-walled carbon nanotubes manufactured by CNI were used as starting materials. In an as-received state, 20 to 30 wt% of Fe, which is a constituent component of the catalyst used for carbon nanotube production, remains as impurities. Therefore, the residual Fe was dissolved and removed by treatment in an HCl solution at 60 ° C. (HCl: H 2 O = 1: 2) for 3 hours. Then, pure water washing was performed, and then vacuum drying was performed by heating to 200 ° C. in a vacuum of about 10 Pa.

次に、前段熱処理として、10〜3Paの高真空中にて、1100〜1600℃の範囲の種々の温度で12時間保持した。昇温速度は20℃/分とした。   Next, as pre-stage heat treatment, it was held at various temperatures in the range of 1100 to 1600 ° C. for 12 hours in a high vacuum of 10 to 3 Pa. The heating rate was 20 ° C./min.

更に、後段熱処理として、同じ昇温速度で1800℃に加熱し2時間保持した。比較のために、前段熱処理なしのサンプルについても後段熱処理のみを行った。この後段熱処理は単層カーボンナノチューブの融合によりチューブ径を拡大するための熱処理である。一般に市販の単層カーボンナノチューブはチューブ径1nm程度であるが、この処理により2nm近くまで拡径される。   Further, as a subsequent heat treatment, it was heated to 1800 ° C. at the same rate of temperature rise and held for 2 hours. For comparison, only the post-stage heat treatment was performed on the sample without the pre-stage heat treatment. This latter heat treatment is a heat treatment for expanding the tube diameter by fusing the single-walled carbon nanotubes. In general, commercially available single-walled carbon nanotubes have a tube diameter of about 1 nm, but the diameter is expanded to nearly 2 nm by this treatment.

得られたサンプルについて下記の測定・解析を行なった。   The obtained sample was subjected to the following measurement and analysis.

(1)比表面積の測定
全自動ガス吸着量測定装置(カンタローム社製オートソーブ)を用い、BET法(温度77K、窒素吸着)により比表面積を測定した。
(1) Measurement of specific surface area The specific surface area was measured by the BET method (temperature 77K, nitrogen adsorption) using a fully automatic gas adsorption amount measuring device (Autosorb manufactured by Cantalome).

(2)純度の測定
TGA法(Thermogravimetric Analysis:熱重量解析)により純度を測定した。
(2) Measurement of purity Purity was measured by the TGA method (Thermogravimetric Analysis).

(3)チューブ断面の解析
透過電子顕微鏡により数十視野について、チューブ断面を観察し、バンドル・サイズ(バンドル構成チューブ本数)を測定した。バンドル毎の構成チューブ本数に大きなバラツキがない場合、代表的な5視野を選定し、下記(I)、(II)のバンドル解析を行なった。なお、バンドルが分散した場合、チューブ単独になるかあるいは構成チューブ本数が極端に減少するので、焦点を移動させて各視野内のバンドルの見落としを防止した。
(3) Analysis of tube cross section The tube cross section was observed for several tens of fields with a transmission electron microscope, and the bundle size (the number of bundle constituent tubes) was measured. When there was no large variation in the number of constituent tubes for each bundle, five representative visual fields were selected, and the following bundle analyzes (I) and (II) were performed. When the bundles are dispersed, the tubes become single or the number of constituent tubes is extremely reduced. Therefore, the focal point is moved to prevent the bundles from being overlooked in each field of view.

(I)各視野内のバンドル毎の構成チューブ本数の計測
(II)チューブ断面形状の評価:各チューブの任意部位において断面積Sと周囲長Lとを計測し、S/L比を求めた。S/L比は、真円で約1.4であり、真円から外れるほど減少する。
(I) Measurement of the number of constituent tubes for each bundle in each field of view (II) Evaluation of tube cross-sectional shape: The cross-sectional area S and the perimeter L were measured at an arbitrary part of each tube, and the S / L ratio was obtained. The S / L ratio is about 1.4 in a perfect circle, and decreases as it deviates from the perfect circle.

図1に、種々の前段熱処理の温度についてバンドル当りの平均構成チューブ本数(N)および比表面積(A)を示す。前段熱処理せずに後段熱処理のみを行った場合についても同図の左端に示した。前段熱処理を1100〜1400℃で行った場合に、バンドル当りの平均構成チューブ本数(N)は10本以下となり、これに対応して比表面積(A)が顕著に増大して1400〜1450m/g程度となっている。特に前段熱処理温度が1100〜1200℃の場合には、バンドル当りの平均構成チューブ本数(N)が2〜4本と著しく少ない。 FIG. 1 shows the average number of tubes (N) and specific surface area (A) per bundle for various pre-treatment heat treatment temperatures. The case where only the post-stage heat treatment is performed without the pre-stage heat treatment is also shown at the left end of the figure. When the pre-stage heat treatment is performed at 1100 to 1400 ° C., the average number of tubes (N) per bundle is 10 or less, and the specific surface area (A) increases correspondingly to 1400 to 1450 m 2 / It is about g. In particular, when the pre-stage heat treatment temperature is 1100 to 1200 ° C., the average number of tubes (N) per bundle is extremely small, 2 to 4.

前段熱処理の温度が上記範囲外すなわち1000℃、1500〜1600℃の場合および前段熱処理なしの場合には、バンドル当りの平均構成チューブ本数(N)はそれぞれ15〜20本および25本程度であり、比表面積(A)は1100m/g程度である。 When the temperature of the pre-stage heat treatment is outside the above range, that is, 1000 ° C., 1500 to 1600 ° C. and without the pre-stage heat treatment, the average number of tubes (N) per bundle is about 15 to 20 and 25, respectively. The specific surface area (A) is about 1100 m 2 / g.

図2に、種々の前段熱処理の温度について平均チューブ径(D)および断面形状(S/L比)を示す。前段熱処理せずに後段熱処理のみを行った場合についても同図の左端に示した。   FIG. 2 shows the average tube diameter (D) and cross-sectional shape (S / L ratio) for various pre-treatment heat treatment temperatures. The case where only the post-stage heat treatment is performed without performing the pre-stage heat treatment is also shown at the left end of the figure.

ここで「平均チューブ径」とは、真円に近い場合には任意の2箇所以上の平均値であり、真円から外れている場合には最長部と最短部との平均値である。図2に示したように、平均チューブ径は前段熱処理温度によって大きな変化は無く、1.5〜2nmであった。   Here, the “average tube diameter” is an average value of two or more arbitrary positions when close to a perfect circle, and an average value of the longest part and the shortest part when deviating from the perfect circle. As shown in FIG. 2, the average tube diameter did not change greatly depending on the temperature of the previous heat treatment, and was 1.5 to 2 nm.

断面形状(S/L比)は、前段熱処理温度が1100〜1400℃の場合に1.1〜1.2であり、それ以外の温度および前段熱処理なしの場合には1.3〜1.4であった。1.4よりやや大きいS/L比(図2中の「R」)で断面形状は真円になるので、S/L比が1.1〜1.2である前段熱処理温度1100〜1400℃の場合は真円から大きく外れていることが分かる。ただし、S/L比が1.0未満になると真円から外れすぎてしまい、有効な細孔容積を得ることが困難になるためS/L比は1.0以上とすることが望ましい。したがって、望ましいS/L比の範囲は1.0〜1.2である。また、S/L比を1.1〜1.2とすると有効な細孔容積が確実に得易くなるので、更に望ましい。   The cross-sectional shape (S / L ratio) is 1.1 to 1.2 when the pre-stage heat treatment temperature is 1100 to 1400 ° C., and 1.3 to 1.4 when there is no other temperature and no pre-stage heat treatment. Met. Since the cross-sectional shape becomes a perfect circle at an S / L ratio (“R” in FIG. 2) slightly larger than 1.4, the pre-stage heat treatment temperature of 1100 to 1400 ° C. where the S / L ratio is 1.1 to 1.2 In the case of, it can be seen that it is far from the perfect circle. However, if the S / L ratio is less than 1.0, the S / L ratio is desirably 1.0 or more because it is too far from the perfect circle and it is difficult to obtain an effective pore volume. Therefore, a desirable S / L ratio range is 1.0 to 1.2. An S / L ratio of 1.1 to 1.2 is more desirable because an effective pore volume can be easily obtained with certainty.

〔実施例2〕
上記の実施例1において比表面積の顕著に増大した前段熱処理1100℃+後段熱処理1800℃のサンプルについて、カーボンナノチューブ先端のキャップ開放を行なった。キャップ開放は大気中で420℃に加熱して部分酸化させることにより行なった。キャップ開放後のサンプルについて、前述と同じ条件でBET法による測定行い、比表面積として1920m/gを得た。
[Example 2]
The cap of the carbon nanotube tip was opened for the sample of the pre-stage heat treatment 1100 ° C. and the post-stage heat treatment 1800 ° C. in which the specific surface area was remarkably increased in Example 1 above. The cap was opened by heating to 420 ° C. in the atmosphere to cause partial oxidation. About the sample after cap opening, it measured by BET method on the same conditions as the above, and obtained 1920 m < 2 > / g as a specific surface area.

現状のところ、キャップ開放と共に純度が低下する傾向がみられる。TGA測定の結果によると、約30wt%ものグラファイト起因の不純物を含んでいた。一般に、このようなグラファイトはチューブ径拡大処理(通常1800℃で熱処理)により生じることが知られている。しかし本実施例のサンプルの場合、キャップ開放前の状態でTGA測定により確認すると、グラファイト量が20wt%であった。したがって、キャップ開放時の部分酸化処理時にチューブが燃焼したことにより更にグラファイトの割合が増加したものと考えられる。このような不純物を抑制することは今後の課題である。   At present, there is a tendency for the purity to decrease with opening of the cap. According to the result of TGA measurement, about 30 wt% of impurities due to graphite were contained. In general, it is known that such graphite is produced by a tube diameter expansion treatment (usually heat treatment at 1800 ° C.). However, in the case of the sample of this example, the amount of graphite was 20 wt% when confirmed by TGA measurement before the cap was opened. Therefore, it is considered that the ratio of graphite further increased due to the tube burning during the partial oxidation treatment when the cap was opened. It is a future problem to suppress such impurities.

仮に、純度が100%となったと想定した場合、比表面積はほぼグラフェンの理論比表面積である2770m/gとなるはずであり、その意味で本発明は非常に顕著な効果を奏すると言える。この場合、チューブの外表面でN吸着が起きていると考えられる。 If the purity is assumed to be 100%, the specific surface area should be approximately 2770 m 2 / g, which is the theoretical specific surface area of graphene. In this sense, it can be said that the present invention has a very remarkable effect. In this case, it is considered that N 2 adsorption occurs on the outer surface of the tube.

上記キャップ開放したサンプルについて、圧力30MPa、室温での水素吸蔵量を測定したところ、1.7mass%が得られた。   When the hydrogen occlusion amount at a pressure of 30 MPa and room temperature was measured for the sample with the cap opened, 1.7 mass% was obtained.

得られたサンプルは、典型的には、この後、高密度成形され、水素および天然ガスの吸蔵材料として、主として自動車用高圧吸蔵タンクとして利用できる。   The obtained sample is typically then formed into a high density and can be used as a storage material for hydrogen and natural gas, mainly as a high-pressure storage tank for automobiles.

本発明によれば、バンドルを分散させてバンドル・サイズを小さくすることにより、単層カーボンナノチューブ間に空隙を確保し、ガス吸蔵能力を高めたガス吸蔵材料が提供される。   According to the present invention, there is provided a gas storage material in which a bundle is dispersed to reduce the bundle size, thereby ensuring a space between single-walled carbon nanotubes and improving gas storage capacity.

図1は、2段熱処理したサンプルについて、種々の前段熱処理の温度に対してバンドル当りの平均構成チューブ本数(N)および比表面積(A)を示すグラフである。ただし、同グラフ中の左端にプロットした各データは、前段熱処理せずに後段熱処理のみを行った場合の結果を示す。FIG. 1 is a graph showing the average number of tubes per bundle (N) and specific surface area (A) with respect to the temperature of various pre-stage heat treatments for samples subjected to two-stage heat treatment. However, each data plotted at the left end of the graph shows the result when only the post-stage heat treatment is performed without performing the pre-stage heat treatment. 図2は、2段熱処理したサンプルについて、種々の前段熱処理の温度に対して平均チューブ径(D)および断面形状(S/L比)を示すグラフである。ただし、同グラフ中の左端にプロットした各データは、前段熱処理せずに後段熱処理のみを行った場合の結果を示す。FIG. 2 is a graph showing the average tube diameter (D) and cross-sectional shape (S / L ratio) with respect to the temperature of various pre-stage heat treatments for the samples subjected to the two-stage heat treatment. However, each data plotted at the left end of the graph shows the result when only the post-stage heat treatment is performed without performing the pre-stage heat treatment.

Claims (3)

単層カーボンナノチューブがバンドル構造を形成しているガス吸蔵材料において、
個々のバンドルを構成する単層カーボンナノチューブの本数が平均10本以下であることを特徴とするガス吸蔵材料。
In the gas storage material in which single-walled carbon nanotubes form a bundle structure,
A gas storage material characterized in that the average number of single-walled carbon nanotubes constituting each bundle is 10 or less.
請求項1において、上記単層カーボンナノチューブは、平均直径が1.5〜2nmであり、チューブの任意部位での断面積をSとし、周囲長をLとしたときにS/L比が1.0〜1.2であることを特徴とするガス吸蔵材料。   2. The single-walled carbon nanotube according to claim 1, wherein the single-walled carbon nanotube has an average diameter of 1.5 to 2 nm, a cross-sectional area at an arbitrary portion of the tube is S, and an S / L ratio is 1. Gas storage material characterized by being 0-1.2. 請求項2において、上記S/L比が1.1〜1.2であることを特徴とするガス吸蔵材料。   3. The gas storage material according to claim 2, wherein the S / L ratio is 1.1 to 1.2.
JP2006181121A 2006-06-30 2006-06-30 Gas storage material Pending JP2008006399A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006181121A JP2008006399A (en) 2006-06-30 2006-06-30 Gas storage material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006181121A JP2008006399A (en) 2006-06-30 2006-06-30 Gas storage material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008006399A true JP2008006399A (en) 2008-01-17

Family

ID=39065096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006181121A Pending JP2008006399A (en) 2006-06-30 2006-06-30 Gas storage material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008006399A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013543640A (en) * 2010-10-10 2013-12-05 ザ トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシテイ Graphene electrodes for solar cells

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013543640A (en) * 2010-10-10 2013-12-05 ザ トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシテイ Graphene electrodes for solar cells
JP2018082217A (en) * 2010-10-10 2018-05-24 ザ トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシテイ Graphene electrode for solar cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Purohit et al. Carbon nanotubes and their growth methods
Ren et al. Aligned carbon nanotubes: physics, concepts, fabrication and devices
US6869583B2 (en) Purification of carbon filaments and their use in storing hydrogen
JP4004502B2 (en) Method for producing ultrafine fibrous nanocarbon
JP4931168B2 (en) Method for producing high purity 2 to 5 carbon nanotubes
Yang et al. Electrochemical hydrogen storage behavior of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) coated with Ni nanoparticles
JP2006188393A (en) Method of processing carbon material
JP6969938B2 (en) Method for purifying carbon nanotubes
KR20020084087A (en) High yield vapor phase deposition method for large scale single walled carbon nanotube preparation
Rahman et al. Synthesis and optical characterization of carbon nanotube arrays
JP2007176767A (en) Purifying method for composition containing carbon nanotube
JP2004290793A (en) Hydrogen occluding material and its manufacturing method, hydrogen occluding body, hydrogen storage apparatus and fuel cell vehicle
Kang et al. Direct synthesis of fullerene-intercalated porous carbon nanofibers by chemical vapor deposition
JP2008006399A (en) Gas storage material
Rajesh et al. Lanthanum nickel alloy catalyzed growth of nitrogen-doped carbon nanotubes by chemical vapor deposition
Yuca et al. Thermal and electrical properties of carbon nanotubes purified by acid digestion
JP4466549B2 (en) Method for producing single-walled carbon nanotubes with increased diameter
KR101626936B1 (en) Carbon nanofibers with sharp tip structure and carbon nanofibers growth method using of palladium catalyst
JP3845731B2 (en) Fullerene shell tube and manufacturing method thereof
JP2007302487A (en) Hydrogen occlusion material and its production method
JP4557562B2 (en) Amorphous carbon nanocapsule and method for producing the same
JP4735485B2 (en) Method for producing hydrogen adsorption material
JP4633475B2 (en) Method for producing isolated carbon nanotube
JP2004230274A (en) Method for producing hydrogen occluding material, and hydrogen occluding material
JP2008030996A (en) Method for enlarging diameter of carbon nanotube