JP2015505802A - 長尺なカーボンナノチューブの製造方法および製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
炭素含有成分、促進剤およびカーボンナノチューブ成長触媒の前駆体をキャリアガス流に導入し、これらの成分の混合物を形成する工程、該混合物を1000℃〜1200℃の作業温度に加熱された反応器中、通過させる工程、および該反応器中で形成されたナノチューブを生成物受け器に取り出す工程を含むカーボンナノチューブの製造方法において、
本発明に従って、前記混合物を反応器に底部から上向きに50mm/c〜130mm/cの線流速で供給し、
反応器内の温度が前記作業温度に達したとき、前記混合物の線流速を4〜10mm/cに低減し、該線流速を反応器からの出口で30〜130mm/cに増加することにより達成される。
炭素含有成分、促進剤およびカーボンナノチューブ成長触媒の前駆体の、キャリアガス流への導入が、キャリアガス流を前記3成分で飽和させることにより行われ、その結果、炭素含有成分、促進剤およびカーボンナノチューブ成長触媒の前駆体が、これらの成分のキャリアガス流への導入直後に気相になることにより達成される。当該成分のキャリアガス流へのこのような導入方法により、当該成分の十分に正確かつ安定な添加がもたらされる。
炭素含有成分、促進剤およびカーボンナノチューブ成長触媒の前駆体をキャリアガス流に導入し、これらの成分の混合物を形成する手段;
作業室を有する鉛直型反応器、
前記作業室を作業温度に加熱する手段、
前記混合物を反応器の作業室に供給する手段および
作業室から生成物を取り出す手段
を含むカーボンナノチューブの製造装置において、
本発明に従って、前記作業室が、下方入口部、中央部および上方出口部の3種の連続的部分から構成され、
下方入口部の直径が中央部の直径の1/5〜1/3であり、
上方出口部の直径が中央部の直径の1/4〜1/3であることにより達成される。
炭素含有成分、促進剤およびカーボンナノチューブ成長触媒の前駆体の、キャリアガス流への導入手段が、1または2個以上の飽和器(saturator)の形態で構成されていることにより達成される。
L−得られたナノチューブの配向した束の長さ;
D−得られたナノチューブの外径。
複数のカーボンナノチューブの配向した多量の束のカーボンファイバー生成物が得られた(図4)。図4Aは配向した複数のカーボン束を示し、図4Bは複数の長尺なカーボンナノチューブを示す。
実施例2.
複数のカーボンナノチューブの配向した複数の束のカーボンファイバー生成物が得られた。カーボン束およびナノチューブには寄生虫状の付着物が形成された(図5)。図5Aは配向した複数のカーボン束を示し、図5Bは複数の長尺なカーボンナノチューブを示す。
実施例3〜4.
複数の長尺なカーボンナノチューブの配向した複数の束のカーボンファイバー生成物が得られた。
実施例5.
複数のナノチューブが寄生虫状の付着物の凝集体でおびただしく被覆された複数の長尺なカーボンナノチューブの配向した複数の束のカーボンファイバー生成物が得られた(図6)。
複数の長尺なカーボンナノチューブの配向した複数の束のカーボンファイバー生成物が得られた。
実施例7.
複数の長尺なカーボンナノチューブの配向した複数の束のカーボンファイバー生成物が得られた。寄生虫状の付着物が存在する。
実施例8〜11.
複数の長尺なカーボンナノチューブの配向した複数の束のカーボンファイバー生成物が得られた。
実施例12.
多量の薄片状非繊維質カーボン生成物が得られた。複数のカーボンナノチューブの配向した複数の束は形成されなかった。
実施例13.
反応器の中央部の上部に薄膜として付着した非繊維質カーボン生成物が得られ、反応器の中央部の底部にカーボン付着物として付着した非繊維質カーボン生成物が得られた。複数のカーボンナノチューブの配向した複数の束は形成されなかった。
長さが不十分な複数のカーボンナノチューブの複数の束のカーボンファイバー生成物が得られた。
実施例15.
配向した複数の束を形成しないで、ナノチューブの量が不十分なカーボンファイバー生成物が得られた。
実施例16〜19.
複数の長尺なカーボンナノチューブの配向した複数の束のカーボンファイバー生成物が得られた。
実施例20.
カーボンナノチューブの量が不十分で、長さもまた不十分なカーボンファイバー生成物が得られた。
Claims (9)
- 炭素含有成分、促進剤およびカーボンナノチューブ成長触媒の前駆体をキャリアガス流に導入し、これらの成分の混合物を形成する工程、該混合物を1000℃〜1200℃の作業温度に加熱された反応器中、通過させる工程、および該反応器中で形成されたナノチューブを生成物受け器に取り出す工程を含むカーボンナノチューブの製造方法であって、
前記混合物を反応器に底部から上向きに50mm/c〜130mm/cの線流速で供給し、
反応器内の温度が前記作業温度に達したとき、前記混合物の線流速を4〜10mm/cに低減し、該線流速を反応器からの出口で30〜130mm/cに増加する方法。 - 炭素含有成分、促進剤およびカーボンナノチューブ成長触媒の前駆体の、キャリアガス流への導入が、キャリアガス流を前記3成分で飽和させることにより行われ、炭素含有成分、促進剤およびカーボンナノチューブ成長触媒の前駆体が、これらの成分のキャリアガス流への導入直後に気相になる請求項1に記載の方法。
- キャリアガスとして水素を使用する請求項1に記載の方法。
- 炭素含有成分として、メタン、エタン、プロパン、アセチレン、エチレン、メタノール、エタノールまたはこれらの混合物などの炭素含有非芳香族化合物を使用する請求項1に記載の方法。
- 促進剤として、チオフェンなどの硫黄含有化合物を使用する請求項1に記載の方法。
- 触媒前駆体として、フェロセンまたはコバルトカルボニルなどのVIII族金属の揮発性化合物を用いる請求項1に記載の方法。
- キャリアガス、炭素含有成分、促進剤およびカーボンナノチューブ成長触媒の前駆体の前記混合物中のVIII族金属の含有量が0.03〜0.3重量%である請求項6に記載の方法。
- 炭素含有成分、促進剤およびカーボンナノチューブ成長触媒の前駆体をキャリアガス流に導入し、これらの成分の混合物を形成する手段;
作業室を有する鉛直型反応器、
前記作業室を作業温度に加熱する手段、
前記混合物を反応器の作業室に供給する手段および
作業室から生成物を取り出す手段
を含むカーボンナノチューブの製造装置であって、
前記作業室が、下方入口部、中央部および上方出口部の3種の連続的部分から構成され、
下方入口部の直径が中央部の直径の1/5〜1/3であり、
上方出口部の直径が中央部の直径の1/4〜1/3である装置。 - 炭素含有成分、促進剤およびカーボンナノチューブ成長触媒の前駆体の、キャリアガス流への導入手段が、1または2個以上の飽和器の形態で構成されている請求項8に記載の装置。
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