JP2017039099A - カーボンナノチューブ合成用触媒 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)コバルト塩、マグネシウム塩、マンガン塩を混合を行い触媒前駆体を得る工程。
(2)カーボンナノチューブ触媒前駆体を、焼成してカーボンナノチューブ合成用触媒を得る工程。
次に、本発明のカーボンナノチューブ合成用触媒を用いたカーボンナノチューブの製造方法について説明する。
(実施例1)[触媒(a)の製造]
水酸化コバルト(II)37g耐熱性容器に秤取り、電気オーブンを用いて、雰囲気温度170±5℃の温度で1時間乾燥させCoHO2を含むコバルト組成物(A)を得た。酢酸マグネシウム・4水和物86g、酢酸マンガン・4水和物5gを耐熱性容器に秤取り、電気オーブンを用いて、雰囲気温度170±5℃の温度で1時間乾燥させた後、CoHO2を含むコバルト組成物(A)を36gと混合し触媒(a)の前駆体を得た。得られた触媒(a)前駆体50gを耐熱容器に秤取り、マッフル炉にて、空気中500℃±5℃雰囲気下で30分焼成した後、乳鉢で粉砕して触媒(a)を得た。
表1に掲載した原料と仕込み量に変更した以外は、実施例1と同様の方法により触媒(b)〜(f)を製造した。
水酸化コバルト(II)37g、酢酸マグネシウム・4水和物86g、酢酸マンガン・4水和物5gを耐熱性容器に秤取り、混合した後、マッフル炉にて、空気中500℃±5℃雰囲気下で30分焼成した後、乳鉢で粉砕して触媒(g)を得た。
水酸化コバルト(II)37g、酢酸マグネシウム・4水和物86g、酢酸マンガン・4水和物5gを混合後、同じ耐熱性容器に移し、電気オーブンを用いて、雰囲気温度170±5℃の温度で1時間乾燥させ触媒(h)の前駆体を得た。得られた触媒(h)前駆体50gを耐熱容器に秤取り、マッフル炉にて、空気中500℃±5℃雰囲気下で30分焼成した後、乳鉢で粉砕して触媒(h)を得た。
表1に掲載した仕込み量に変更した以外は、実施例1と同様の方法により触媒(i)を製造した。
水酸化コバルト(II)を170℃で1時間乾燥させた物についてXRD測定(理学電気工業社製、Ultima2100)を行った。19.8°、36.8°、50.3°にピークが観測され、CoHO2を含有することが確認された。
走査型電子顕微鏡(日本電子(JEOL)社製、JSM−6700M))によって、カーボンナノチューブ合成用触媒の形態観察を実施した。観察は、カーボンナノチューブ合成用触媒をカーボンペーパー上にそのままの状態で散布して実施した。
加圧可能で、外部ヒーターで加熱可能な、内容積が10リットルの横型反応管の中央部に、カーボンナノチューブ合成用触媒(a)1gを散布した石英ガラス製耐熱皿を設置した。アルゴンガスを注入しながら排気を行い、反応管内の空気をアルゴンガスで置換し、横型反応管中の雰囲気を酸素濃度1体積%以下とした。次いで、外部ヒーターにて加熱し、横型反応管内の中心部温度が700℃になるまで加熱した。700℃に到達した後、毎分0.1リットルの流速で1分間、水素ガスを反応管内に導入し、触媒を活性化処理した。その後、炭素源としてエタノールを毎分1リットルの流速で反応管内に導入し、4時間接触反応させた。反応終了後、反応管内のガスをアルゴンガスで置換し、反応管内の温度を100℃以下になるまで冷却し、得られたカーボンナノチューブを採取した。得られたカーボンナノチューブは、導電性、分散性を比較するため、80メッシュの金網で粉砕ろ過した。
実施例9で使用したカーボンナノチューブ合成用触媒(a)の代わりに表3に掲載したカーボンナノチューブ合成用触媒に変更した以外は、実施例9と同様な方法によりそれぞれカーボンナノチューブを得た。
カーボンナノチューブ合成用触媒およびカーボンナノチューブの物性は、以下の方法により測定した。
カーボンナノチューブの導電性を評価するために、カーボンナノチューブを分散した塗膜を作成し、その体積抵抗率を測定することにより導電性評価を行った。
三菱化学社製エポキシ樹脂グレード1256を、ブチルカルビトールアセテートに溶解して、固形分40%のエポキシ樹脂溶液を作製し、エポキシ樹脂溶液の固形分15gに対して、評価用のカーボンナノチューブ0.789gを混合し、フーバーマーラーで150lb、100回転の条件でそれぞれ3回練り、評価用のカーボンナノチューブ分散体を得た。その後、東洋紡績社製ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムに、アプリケーターを用いて、乾燥後の塗膜厚さが10±1μmとなるように塗工後、電気オーブン中で150±5℃にて60分間乾燥させて、カーボンナノチューブを含有する塗膜を得た。(株)三菱化学アナリテック社製:ロレスターGP粉体抵抗率測定システムMCP−PD−51を用いて、上記塗膜の体積抵抗率(Ω・cm)とした。
Claims (5)
- Co、MgおよびMnを含有し、触媒表面が0.2〜10μm2の平面面積を有しており、かつ、触媒中のMn含有量が1〜5モル%であることを特徴とするカーボンナノチューブ合成用触媒。
- Co、MgおよびMnを含有し、触媒表面が0.2〜10μm2の平面面積を有しており、かつ、触媒中のMn含有量が1〜5モル%であるカーボンナノチューブ合成用触媒の製造方法であって、CoHO2を含む触媒前駆体を焼成することを特徴とするカーボンナノチューブ合成用触媒の製造方法。
- Mgを含む金属塩およびMnを含む金属塩と、CoHO2とを混合する工程を含む請求項2記載のカーボンナノチューブ合成用触媒の製造方法。
- MnCO3を含む触媒前駆体を焼成することを特徴とする請求項2または3記載のカーボンナノチューブ合成用触媒の製造方法。
- 請求項1記載のカーボンナノチューブ合成用触媒または請求項2〜4いずれか記載の方法により製造されたカーボンナノチューブ合成用触媒の存在下、炭化水素および/またはアルコールを含んでなる炭素源を接触反応させるカーボンナノチューブの製造方法。
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