JP2017124959A - Gas molecule occlusion nanomaterial, nanomaterial composition, and method for manufacturing nanomaterial composition - Google Patents

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Yoshimasa Matsubara
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a gas molecule occlusion nanomaterial applied to various applications by supplying the sufficient amount of gas molecules and enhancing dispersibility to a versatile dispersion medium; a nanomaterial composition including the same; and a method for manufacturing the nanomaterial composition.SOLUTION: A gas molecule occlusion nanomaterial includes a base material consisting of a carbon containing nanomaterial and gas molecules occluded in the base material, and the amount of occlusion of the gas molecules is 1 mass part or more to 100 mass parts of the base material. The nanomaterial composition includes the gas molecule occlusion nanomaterial and a dispersion medium. The method for manufacturing the nanomaterial composition comprises: a mixing step of mixing the base material consisting of the carbon containing nanomaterial, the gas molecules and the dispersion medium; and a pressurization step of pressurizing the mixture obtained by the mixing step at a pressure of 10 MPa or more.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、気体分子が吸蔵された気体分子吸蔵ナノ材料、これを含むナノ材料組成物及びナノ材料組成物の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a gas molecule occlusion nanomaterial in which gas molecules are occluded, a nanomaterial composition including the same, and a method for producing the nanomaterial composition.

近年、炭素含有材料に気体分子を吸蔵させた気体分子吸蔵材料を様々な用途に適用する検討が行われており、気体分子吸蔵材料の製造方法についても種々検討されている。   In recent years, studies have been made to apply a gas molecule storage material in which a gas molecule is stored in a carbon-containing material for various purposes, and various methods for producing the gas molecule storage material have been studied.

例えば、下記特許文献１の実施例では、炭素含有材料である活性炭をタンク内に収納した後、このタンク内に水素ガスを供給することにより、水素分子を吸蔵させた活性炭を得る方法が提案されている。   For example, in the example of Patent Document 1 below, a method is proposed in which activated carbon, which is a carbon-containing material, is stored in a tank, and then hydrogen gas is supplied into the tank to obtain activated carbon in which hydrogen molecules are occluded. ing.

特開２００１−２２０１０１号公報JP 2001-220101 A

しかし、上記特許文献１に記載された方法では、活性炭に充分な量の水素分子を吸蔵させることが困難であるため、例えば燃料電池自動車の動力源等のように大量の燃料（水素ガス）が必要な用途には適用できない場合がある。また、炭素含有材料として用いた活性炭は、水等の汎用的な分散媒に分散しにくいため、例えば流体として使用する用途等に適用することが困難である。   However, in the method described in Patent Document 1, since it is difficult to store a sufficient amount of hydrogen molecules in activated carbon, a large amount of fuel (hydrogen gas) such as a power source of a fuel cell vehicle is used. It may not be applicable to necessary uses. Moreover, since the activated carbon used as the carbon-containing material is difficult to disperse in a general-purpose dispersion medium such as water, it is difficult to apply to, for example, a use used as a fluid.

そこで、本発明においては、充分な量の気体分子を供給できる上、汎用的な分散媒への分散性を高めることにより様々な用途に適用できる気体分子吸蔵ナノ材料、これを含むナノ材料組成物及びナノ材料組成物の製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, in the present invention, a sufficient amount of gas molecules can be supplied, and a gas molecule storage nanomaterial that can be applied to various uses by enhancing dispersibility in a general-purpose dispersion medium, and a nanomaterial composition including the same And it aims at providing the manufacturing method of a nanomaterial composition.

（１）本発明の気体分子吸蔵ナノ材料は、炭素含有ナノ材料からなる母材と、前記母材内に吸蔵された気体分子とを含み、前記気体分子の吸蔵量が前記母材１００質量部に対して１質量部以上の気体分子吸蔵ナノ材料である。 (1) The gas molecule storage nanomaterial of the present invention includes a base material made of a carbon-containing nanomaterial and gas molecules stored in the base material, and the storage amount of the gas molecule is 100 parts by mass of the base material. It is a gas molecule occlusion nanomaterial of 1 part by mass or more.

前記（１）の気体分子吸蔵ナノ材料によれば、気体分子の吸蔵量が母材１００質量部に対して１質量部以上であるため、大量の気体分子を必要とする用途に気体分子供給源として適用しても充分な量の気体分子を供給できる。また、母材として軽量かつサイズが小さい炭素含有ナノ材料を用いるため、水等の汎用的な分散媒に容易に分散させることができる。よって、流体として使用する用途等にも適用できるため、様々な用途への展開が可能となる。   According to the gas molecule storage nanomaterial of (1), since the storage amount of gas molecules is 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the base material, the gas molecule supply source is used for applications that require a large amount of gas molecules. Even when applied as such, a sufficient amount of gas molecules can be supplied. In addition, since a carbon-containing nanomaterial that is light and small in size is used as a base material, it can be easily dispersed in a general-purpose dispersion medium such as water. Therefore, since it can be applied to a use used as a fluid, it can be expanded to various uses.

なお、前記「ナノ材料」とは、一次元（縦方向、横方向及び高さ方向のうち最小となる一辺）の平均長さが１０００ｎｍより小さい物質を指す。また、前記「平均長さ」とは、電子顕微鏡で観察されるナノ材料の単体の一次元長さの平均値であり、例えば電子顕微鏡で任意に１０個のナノ材料の単体を選択し、これらの単体の一次元長さを平均した値である。   The “nanomaterial” refers to a substance having an average length of one dimension (one side that is the smallest in the vertical direction, the horizontal direction, and the height direction) smaller than 1000 nm. The “average length” is an average value of the one-dimensional length of a single nanomaterial observed with an electron microscope. For example, 10 single nanomaterials are arbitrarily selected with an electron microscope. It is a value obtained by averaging the one-dimensional length of a single element.

（２）前記（１）の気体分子吸蔵ナノ材料において、前記炭素含有ナノ材料としては、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン及びフラーレンからなる群より選択される少なくとも１種が好ましい。この構成によれば、炭素骨格により形成された網目の空隙内に気体分子を捕捉できるため、気体分子の吸蔵性能をより向上させることができる。 (2) In the gas molecule storage nanomaterial of (1), the carbon-containing nanomaterial is preferably at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, and fullerenes. According to this configuration, since gas molecules can be captured in the voids of the mesh formed by the carbon skeleton, the occlusion performance of gas molecules can be further improved.

（３）前記（２）の気体分子吸蔵ナノ材料において、前記炭素含有ナノ材料としてはカーボンナノチューブが好ましい。カーボンナノチューブは、安定な筒状構造をもつ炭素材料であるため、その内部に気体分子を取り込むことができる。その結果、気体分子の吸蔵性能を更に向上させることができる。 (3) In the gas molecule storage nanomaterial of (2), a carbon nanotube is preferable as the carbon-containing nanomaterial. Since the carbon nanotube is a carbon material having a stable cylindrical structure, gas molecules can be taken into the carbon nanotube. As a result, the occlusion performance of gas molecules can be further improved.

（４）前記（３）の気体分子吸蔵ナノ材料において、前記カーボンナノチューブの平均直径としては０．０１ｎｍ以上５００ｎｍ以下が好ましい。この構成によれば、気体分子の吸蔵性能を更に向上させつつ、分散媒への分散性をより向上させることができる。なお、前記「平均直径」は、電子顕微鏡で観察されるカーボンナノチューブの単体の直径の平均値であり、例えば電子顕微鏡で任意に１０個のカーボンナノチューブの単体を選択し、これらのカーボンナノチューブの直径を平均した値である。 (4) In the gas molecule storage nanomaterial of (3), the average diameter of the carbon nanotube is preferably 0.01 nm or more and 500 nm or less. According to this configuration, it is possible to further improve the dispersibility in the dispersion medium while further improving the occlusion performance of gas molecules. The “average diameter” is an average value of the diameters of single carbon nanotubes observed with an electron microscope. For example, 10 carbon nanotubes are arbitrarily selected with an electron microscope, and the diameters of these carbon nanotubes are selected. Is an average value.

（５）前記（３）又は（４）の気体分子吸蔵ナノ材料において、前記カーボンナノチューブとしては多層カーボンナノチューブが好ましい。この構成によれば、母材の径方向の中央部の空間だけでなく、カーボンナノチューブ層間の隙間にも気体分子を吸蔵できるため、気体分子の吸蔵性能を更に向上させることができる。なお、前記「多層カーボンナノチューブ」とは、グラファイト層を２層以上重ねて筒状に巻いた構造を有するカーボンナノチューブを指す。 (5) In the gas molecule storage nanomaterial of (3) or (4), the carbon nanotube is preferably a multi-walled carbon nanotube. According to this configuration, gas molecules can be occluded not only in the space in the central portion of the base material in the radial direction but also in the gap between the carbon nanotube layers, so that the occlusion performance of gas molecules can be further improved. The “multi-walled carbon nanotube” refers to a carbon nanotube having a structure in which two or more graphite layers are stacked and wound into a cylindrical shape.

（６）前記（１）から（５）の気体分子吸蔵ナノ材料において、前記炭素含有ナノ材料の表面の少なくとも一部が極性基で修飾されていてもよい。この構成の場合、分散媒として水、アルコール等の極性媒体を使用すると、分散性をより向上させることができる。 (6) In the gas molecule storage nanomaterial of (1) to (5), at least a part of the surface of the carbon-containing nanomaterial may be modified with a polar group. In the case of this configuration, when a polar medium such as water or alcohol is used as the dispersion medium, the dispersibility can be further improved.

（７）前記（６）の気体分子吸蔵ナノ材料において、前記極性基が、水酸基、カルボニル基及びカルボキシ基からなる群より選択される少なくとも１種であるとよい。この構成によれば、水、アルコール等の極性媒体への分散性を更に向上させることができる。なお、カルボニル基で修飾される場合としては、カーボンナノチューブ表面にカルボニル基が付加される場合だけでなく、カーボンナノチューブ表面の活性点（欠陥）への酸素原子の付加によりカルボニル基が形成される場合も含む。また、カルボキシ基で修飾される場合としては、カーボンナノチューブ表面にカルボキシ基が付加される場合だけでなく、カーボンナノチューブ表面の活性点（欠陥）への酸素原子の付加によりカルボニル基が形成された後、このカルボニル基への水酸基の付加によりカルボキシ基が形成される場合も含む。 (7) In the gas molecule storage nanomaterial of (6), the polar group may be at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carbonyl group, and a carboxy group. According to this structure, the dispersibility to polar media, such as water and alcohol, can further be improved. In addition, not only when a carbonyl group is added to the surface of a carbon nanotube but also when a carbonyl group is formed by addition of an oxygen atom to an active point (defect) on the surface of a carbon nanotube. Including. Moreover, not only when a carboxy group is added to the surface of a carbon nanotube, but also after a carbonyl group is formed by addition of an oxygen atom to an active point (defect) on the surface of the carbon nanotube. And the case where a carboxy group is formed by addition of a hydroxyl group to the carbonyl group.

（８）前記（１）から（７）の気体分子吸蔵ナノ材料において、前記気体分子としては、Ｈ２、Ｎ２、Ｏ２、ＣＨ４、ＣＯ、ＣＯ２及び希ガスからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの気体分子は汎用性が高いため、用途展開がより容易となる。 (8) In the gas molecule storage nanomaterial of (1) to (7), the gas molecule is selected from the group consisting of H 2 , N 2 , O 2 , CH 4 , CO, CO 2 and a rare gas. It is preferable that it is at least one kind. Since these gas molecules have high versatility, application development becomes easier.

（９）本発明のナノ材料組成物は、上述した本発明の気体分子吸蔵ナノ材料と、分散媒とを含有するナノ材料組成物である。 (9) The nanomaterial composition of the present invention is a nanomaterial composition containing the above-described gas molecule storage nanomaterial of the present invention and a dispersion medium.

前記（９）のナノ材料組成物によれば、上述した本発明の気体分子吸蔵ナノ材料を含むため、大量の気体分子を必要とする用途に気体分子供給源として適用しても充分な量の気体分子を供給できる。また、気体分子を吸蔵させる母材として軽量かつサイズが小さい炭素含有ナノ材料を用いるため、分散媒に容易に分散させることができる。これにより、流体として使用する用途への適用が容易となるため、様々な用途への展開が可能となる。   According to the nanomaterial composition of the above (9), since it contains the gas molecule storage nanomaterial of the present invention described above, a sufficient amount even when applied as a gas molecule supply source for uses that require a large amount of gas molecules. Gas molecules can be supplied. Moreover, since a carbon-containing nanomaterial that is light and small in size is used as a base material that occludes gas molecules, it can be easily dispersed in a dispersion medium. Thereby, since application to the use used as a fluid becomes easy, development to various uses becomes possible.

（１０）前記（９）のナノ材料組成物において、前記分散媒が、水及び有機溶媒の少なくとも一方を含んでいてもよい。 (10) In the nanomaterial composition of (9), the dispersion medium may contain at least one of water and an organic solvent.

（１１）前記（９）のナノ材料組成物において、前記分散媒がアルコールであってもよい。 (11) In the nanomaterial composition of (9), the dispersion medium may be alcohol.

（１２）前記（９）のナノ材料組成物において、前記分散媒が、水、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉｓｏ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉｓｏ−ブタノール、ｔ−ブタノール、１−ペンタノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、スチレン、酢酸エチル、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、アセトン及びエンジンオイルからなる群より選択される少なくとも１種であってもよい。 (12) In the nanomaterial composition of (9), the dispersion medium is water, methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, t-butanol, 1-pentanol, It may be at least one selected from the group consisting of ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, styrene, ethyl acetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, acetone and engine oil. .

（１３）本発明のナノ材料組成物の製造方法は、炭素含有ナノ材料からなる母材、気体分子及び分散媒を混合する混合工程と、前記混合工程により得られた混合物を１０ＭＰａ以上で加圧する加圧工程とを備えるナノ材料組成物の製造方法である。 (13) The method for producing a nanomaterial composition of the present invention includes a mixing step of mixing a base material composed of a carbon-containing nanomaterial, gas molecules, and a dispersion medium, and pressurizing the mixture obtained by the mixing step at 10 MPa or more. It is a manufacturing method of a nanomaterial composition provided with a pressurization process.

前記（１３）のナノ材料組成物の製造方法によれば、上述した本発明のナノ材料組成物を容易かつ確実に製造することができる。   According to the method for producing a nanomaterial composition of (13), the above-described nanomaterial composition of the present invention can be produced easily and reliably.

（１４）前記（１３）のナノ材料組成物の製造方法の加圧工程においては、１００ＭＰａ以下で加圧することが好ましい。この構成によれば、母材の過剰な破壊を防止できるため、気体分子の吸蔵性能の低下を抑制できる。 (14) In the pressurizing step of the method for producing a nanomaterial composition according to (13), it is preferable to pressurize at 100 MPa or less. According to this configuration, it is possible to prevent excessive destruction of the base material, and thus it is possible to suppress a decrease in gas molecule storage performance.

（１５）前記（１３）又は（１４）のナノ材料組成物の製造方法の加圧工程においては、加熱しながら加圧してもよい。この構成によれば、気体分子の吸蔵量を容易に調整できる。 (15) In the pressurizing step of the method for producing a nanomaterial composition according to (13) or (14), pressurization may be performed while heating. According to this configuration, the occlusion amount of gas molecules can be easily adjusted.

本発明の気体分子吸蔵ナノ材料及びナノ材料組成物によれば、充分な量の気体分子を供給できる上、汎用的な分散媒への分散性を高めることにより様々な用途に適用できる。また、本発明のナノ材料組成物の製造方法によれば、前記本発明のナノ材料組成物を容易かつ確実に製造できる。   According to the gas molecule storage nanomaterial and the nanomaterial composition of the present invention, a sufficient amount of gas molecules can be supplied, and it can be applied to various uses by enhancing dispersibility in a general-purpose dispersion medium. Moreover, according to the manufacturing method of the nanomaterial composition of this invention, the said nanomaterial composition of this invention can be manufactured easily and reliably.

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.

＜気体分子吸蔵ナノ材料＞
本発明の一実施形態に係る気体分子吸蔵ナノ材料は、炭素含有ナノ材料からなる母材と、この母材内に吸蔵された気体分子とを含み、気体分子の吸蔵量が母材１００質量部に対して１質量部以上の気体分子吸蔵ナノ材料である。 <Gas molecule storage nanomaterial>
The gas molecule storage nanomaterial according to an embodiment of the present invention includes a base material made of a carbon-containing nanomaterial and gas molecules stored in the base material, and the storage amount of the gas molecule is 100 parts by mass of the base material. It is a gas molecule occlusion nanomaterial of 1 part by mass or more.

本実施形態に係る気体分子吸蔵ナノ材料によれば、気体分子の吸蔵量が母材１００質量部に対して１質量部以上であるため、大量の気体分子を必要とする用途に気体分子供給源として適用しても充分な量の気体分子を供給できる。また、母材として軽量かつサイズが小さい炭素含有ナノ材料を用いるため、水等の汎用的な分散媒に気体分子吸蔵ナノ材料を容易に分散させることができる。よって、流体として使用する用途等にも適用できるため、様々な用途への展開が可能となる。   According to the gas molecule storage nanomaterial according to the present embodiment, since the storage amount of the gas molecule is 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the base material, the gas molecule supply source is used for applications that require a large amount of gas molecules. Even when applied as such, a sufficient amount of gas molecules can be supplied. In addition, since the carbon-containing nanomaterial that is light and small in size is used as the base material, the gas molecule storage nanomaterial can be easily dispersed in a general-purpose dispersion medium such as water. Therefore, since it can be applied to a use used as a fluid, it can be expanded to various uses.

本実施形態で使用される炭素含有ナノ材料の一次元（縦方向、横方向及び高さ方向のうち最小となる一辺）の平均長さは、１０００ｎｍ未満であり、分散媒への分散性をより向上させる観点から５００ｎｍ以下が好ましく、３００ｎｍ以下がより好ましく、１００ｎｍ以下が更に好ましく、５０ｎｍ以下が特に好ましい。また、気体分子の吸蔵性能をより向上させる観点から、前記平均長さは、０．０１ｎｍ以上が好ましく、０．１ｎｍ以上がより好ましく、１ｎｍ以上が更に好ましい。   The average length of one dimension of the carbon-containing nanomaterial used in the present embodiment (one side that is the smallest in the longitudinal direction, the lateral direction, and the height direction) is less than 1000 nm, and the dispersibility in the dispersion medium is further improved. From the viewpoint of improvement, it is preferably 500 nm or less, more preferably 300 nm or less, still more preferably 100 nm or less, and particularly preferably 50 nm or less. Moreover, from the viewpoint of further improving the occlusion performance of gas molecules, the average length is preferably 0.01 nm or more, more preferably 0.1 nm or more, and further preferably 1 nm or more.

なお、本実施形態で使用される炭素含有ナノ材料は、一次元の平均長さが１０００ｎｍより小さい分子等の単体であってもよく、この単体が集合した集合体であってもよい。例えば炭素含有ナノ材料として、一次元の平均長さが１０００ｎｍより小さい分子（ナノサイズ分子）の集合体を用いる場合、後述する気体分子は、ナノサイズ分子の内部に吸蔵されていてもよく、ナノサイズ分子間の隙間に吸蔵されていてもよい。   Note that the carbon-containing nanomaterial used in the present embodiment may be a simple substance such as a molecule having a one-dimensional average length of less than 1000 nm, or may be an aggregate of the simple substances. For example, when an aggregate of molecules (nano-sized molecules) whose one-dimensional average length is less than 1000 nm is used as the carbon-containing nanomaterial, the gas molecules described later may be occluded inside the nano-sized molecules. It may be occluded in the gaps between the size molecules.

上記炭素含有ナノ材料としては、気体分子を吸蔵し、分散媒に分散できるものであれば特に限定されず、例えば炭素材料、セルロース等の天然高分子材料、ポリエステル等の合成高分子材料等が使用できる。また、炭素含有ナノ材料の形状についても特に限定されず、粒子状、繊維状等の様々な形状のものを使用できる。なお、炭素含有ナノ材料は、１種単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。   The carbon-containing nanomaterial is not particularly limited as long as it can occlude gas molecules and can be dispersed in a dispersion medium. For example, carbon materials, natural polymer materials such as cellulose, and synthetic polymer materials such as polyester are used. it can. Also, the shape of the carbon-containing nanomaterial is not particularly limited, and various shapes such as particles and fibers can be used. Carbon-containing nanomaterials may be used alone or in combination of two or more.

特に炭素含有ナノ材料として、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン及びフラーレンからなる群より選択される少なくとも１種を用いることが好ましい。前記特定の材料は、炭素骨格により形成された網目の空隙内に気体分子を捕捉できるため、気体分子の吸蔵性能をより向上させることができる。中でもカーボンナノチューブを用いると、その安定な筒状構造内に気体分子を取り込むことができるため、気体分子の吸蔵性能を更に向上させることができる。   In particular, as the carbon-containing nanomaterial, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, and fullerenes. Since the specific material can trap gas molecules in the voids of the network formed by the carbon skeleton, the occlusion performance of the gas molecules can be further improved. Among these, when carbon nanotubes are used, gas molecules can be taken into the stable cylindrical structure, so that the occlusion performance of gas molecules can be further improved.

炭素含有ナノ材料としてカーボンナノチューブを用いる場合、カーボンナノチューブの平均直径としては、気体分子の吸蔵性能を更に向上させる観点から、０．０１ｎｍ以上が好ましく、０．１ｎｍ以上がより好ましく、１ｎｍ以上が更に好ましい。また、分散媒への分散性をより向上させる観点から、前記平均直径としては、５００ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以下がより好ましく、５０ｎｍ以下が更に好ましい。   When carbon nanotubes are used as the carbon-containing nanomaterial, the average diameter of the carbon nanotubes is preferably 0.01 nm or more, more preferably 0.1 nm or more, and further preferably 1 nm or more from the viewpoint of further improving the occlusion performance of gas molecules. preferable. In addition, from the viewpoint of further improving dispersibility in the dispersion medium, the average diameter is preferably 500 nm or less, more preferably 100 nm or less, and even more preferably 50 nm or less.

また、炭素含有ナノ材料として多層カーボンナノチューブを用いると、母材の径方向の中央部の空間だけでなく、カーボンナノチューブ層間の隙間にも気体分子を吸蔵できるため、気体分子の吸蔵性能を更に向上させることができる。   In addition, when multi-walled carbon nanotubes are used as carbon-containing nanomaterials, gas molecules can be occluded not only in the central space in the radial direction of the base material but also in the gaps between the carbon nanotube layers, further improving the occlusion performance of gas molecules Can be made.

本実施形態で使用される炭素含有ナノ材料の表面の少なくとも一部は、極性基で修飾されていてもよい。この場合、分散媒として水、アルコール等の極性媒体を使用すると、分散性をより向上させることができる。   At least a part of the surface of the carbon-containing nanomaterial used in the present embodiment may be modified with a polar group. In this case, when a polar medium such as water or alcohol is used as the dispersion medium, the dispersibility can be further improved.

上記極性基としては、水酸基、カルボニル基及びカルボキシ基からなる群より選択される少なくとも１種が好ましい。これらの基は、極性が高いため、極性媒体への分散性を更に向上させることができる。   The polar group is preferably at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carbonyl group and a carboxy group. Since these groups have high polarity, dispersibility in a polar medium can be further improved.

炭素含有ナノ材料の表面に極性基を導入する方法は、特に限定されず、例えば特開２０１４−１５３８７号公報等に記載の公知の方法を採用できる。   The method for introducing a polar group into the surface of the carbon-containing nanomaterial is not particularly limited, and for example, a known method described in JP-A-2014-15387 can be employed.

本実施形態において炭素含有ナノ材料からなる母材に吸蔵される気体分子としては、特に限定されないが、Ｈ２、Ｎ２、Ｏ２、ＣＨ４、ＣＯ、ＣＯ２及び希ガスからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの気体分子は汎用性が高いため、用途展開がより容易となる。なお、気体分子は、１種単独で吸蔵されていてもよく、複数種が吸蔵されていてもよい。 In the present embodiment, the gas molecules stored in the base material composed of the carbon-containing nanomaterial are not particularly limited, but are selected from the group consisting of H 2 , N 2 , O 2 , CH 4 , CO, CO 2 and a rare gas. It is preferable that it is at least one kind. Since these gas molecules have high versatility, application development becomes easier. In addition, the gas molecule may be occluded individually by 1 type, and multiple types may be occluded.

上記炭素含有ナノ材料からなる母材に気体分子としてＨ２を吸蔵させた場合は、例えば燃料電池の燃料として本実施形態の気体分子吸蔵ナノ材料を適用できる。 When H 2 is occluded as a gas molecule in the base material made of the carbon-containing nano material, for example, the gas molecule occlusion nano material of the present embodiment can be applied as a fuel of a fuel cell.

上記炭素含有ナノ材料からなる母材に気体分子としてＮ２を吸蔵させた場合は、例えば窒素を養分とする植物に好適な植物育成剤や不活性ガス源として本実施形態の気体分子吸蔵ナノ材料を適用できる。 In the case where N 2 is occluded as a gas molecule in the base material composed of the carbon-containing nanomaterial, for example, the gas molecule occlusion nanomaterial according to the present embodiment as a plant growing agent or an inert gas source suitable for plants using nitrogen as nutrients. Can be applied.

上記炭素含有ナノ材料からなる母材に気体分子としてＯ２を吸蔵させた場合は、例えば助燃剤として本実施形態の気体分子吸蔵ナノ材料を適用できる。 In the case where O 2 is occluded as a gas molecule in the base material made of the carbon-containing nanomaterial, for example, the gas molecule occlusion nanomaterial of the present embodiment can be applied as a combustion aid.

上記炭素含有ナノ材料からなる母材に気体分子としてＣＨ４を吸蔵させた場合は、例えば燃料となるメタンガスを安定して輸送するための媒体として本実施形態の気体分子吸蔵ナノ材料を適用できる。 When CH 4 is occluded as a gas molecule in the base material made of the carbon-containing nanomaterial, for example, the gas molecule occlusion nanomaterial of this embodiment can be applied as a medium for stably transporting methane gas as a fuel.

上記炭素含有ナノ材料からなる母材に気体分子としてＣＯを吸蔵させた場合は、例えば錯体の配位子等の合成用原料の供給源として本実施形態の気体分子吸蔵ナノ材料を適用できる。   When CO is occluded as a gas molecule in the base material made of the carbon-containing nanomaterial, the gas molecule occlusion nanomaterial of the present embodiment can be applied as a supply source of a synthesis raw material such as a ligand of a complex.

上記炭素含有ナノ材料からなる母材に気体分子としてＣＯ２を吸蔵させた場合は、例えば光合成によりバイオ燃料を蓄積する微細藻類へのＣＯ２の供給源として本実施形態の気体分子吸蔵ナノ材料を適用できる。 When CO 2 is occluded as a gas molecule in the base material made of the carbon-containing nanomaterial, for example, the gas molecule occlusion nanomaterial of the present embodiment is used as a source of CO 2 to microalgae that accumulate biofuel by photosynthesis. Applicable.

上記炭素含有ナノ材料からなる母材に気体分子として希ガスを吸蔵させた場合は、例えば不活性ガス源として本実施形態の気体分子吸蔵ナノ材料を適用できる。前記希ガスとしては、例えばヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等が挙げられる。   When a rare gas is occluded as a gas molecule in the base material made of the carbon-containing nanomaterial, for example, the gas molecule occlusion nanomaterial of the present embodiment can be applied as an inert gas source. Examples of the rare gas include helium, neon, argon, krypton, xenon, and radon.

上記炭素含有ナノ材料からなる母材への気体分子の吸蔵量としては、母材１００質量部に対して１質量部以上であり、充分な量の気体分子を供給する観点から２質量部以上が好ましく、５質量部以上がより好ましく、１０質量部以上が更に好ましく、２０質量部以上が特に好ましい。また、気体分子を安定して吸蔵させる観点から、気体分子の吸蔵量としては、母材１００質量部に対して３０質量部以下が好ましい。   The occlusion amount of the gas molecules to the base material made of the carbon-containing nanomaterial is 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the base material, and 2 parts by mass or more from the viewpoint of supplying a sufficient amount of gas molecules. It is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, and particularly preferably 20 parts by mass or more. From the viewpoint of stably storing gas molecules, the amount of stored gas molecules is preferably 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the base material.

なお、「気体分子の吸蔵量」の測定（算出）方法は、母材の構成材料や吸蔵させる気体分子により異なるが、例えば炭素材料に酸素を吸蔵させる場合は、気体分子吸蔵ナノ材料を乾燥させた試料について、公知の元素分析方法により測定される各元素の含有比から算出することができる。   Note that the measurement (calculation) method of “occlusion amount of gas molecules” differs depending on the constituent material of the base material and the gas molecules to be occluded. For example, when oxygen is occluded in a carbon material, the gas molecule occlusion nanomaterial is dried. It can be calculated from the content ratio of each element measured by a known elemental analysis method.

＜ナノ材料組成物＞
次に、本発明の一実施形態に係るナノ材料組成物について説明する。本実施形態のナノ材料組成物は、上述した実施形態の気体分子吸蔵ナノ材料と、分散媒とを含有するナノ材料組成物である。 <Nanomaterial composition>
Next, a nanomaterial composition according to an embodiment of the present invention will be described. The nanomaterial composition of this embodiment is a nanomaterial composition containing the gas molecule storage nanomaterial of the above-described embodiment and a dispersion medium.

本実施形態のナノ材料組成物によれば、上述した実施形態の気体分子吸蔵ナノ材料を含むため、大量の気体分子を必要とする用途に気体分子供給源として適用しても充分な量の気体分子を供給できる。また、気体分子を吸蔵させる母材として軽量かつサイズが小さい炭素含有ナノ材料を用いるため、分散媒に容易に分散させることができる。これにより、例えば燃料電池の燃料のような流体として使用する用途への適用が容易となるため、様々な用途への展開が可能となる。なお、以下において、上述した実施形態の気体分子吸蔵ナノ材料と重複する内容については説明を省略する。   According to the nanomaterial composition of the present embodiment, since the gas molecule storage nanomaterial of the above-described embodiment is included, a sufficient amount of gas can be used as a gas molecule supply source in applications that require a large amount of gas molecules. Can supply molecules. Moreover, since a carbon-containing nanomaterial that is light and small in size is used as a base material that occludes gas molecules, it can be easily dispersed in a dispersion medium. As a result, for example, application to a use as a fluid such as fuel of a fuel cell is facilitated, so that it can be applied to various uses. In addition, below, description is abbreviate | omitted about the content which overlaps with the gas molecule storage nanomaterial of embodiment mentioned above.

上記分散媒としては、気体分子吸蔵ナノ材料と反応しないものが使用でき、例えば後述するナノ材料組成物の製造方法における加圧工程後に気体分子吸蔵ナノ材料の分散状態を維持できる媒体等が挙げられる。具体的には、水、有機溶媒、これらの混合溶媒等が挙げられる。   As the dispersion medium, one that does not react with the gas molecule storage nanomaterial can be used, and examples thereof include a medium that can maintain the dispersion state of the gas molecule storage nanomaterial after the pressurizing step in the nanomaterial composition manufacturing method described later. . Specific examples include water, organic solvents, and mixed solvents thereof.

上記有機溶媒としては、アルコール類（メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉｓｏ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉｓｏ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール、１−ペンタノール、ベンジルアルコール等）、多価アルコール類（エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール、グリセリン、ヘキサントリオール、チオジグリコール等）、多価アルコールエーテル類（エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブテルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル等）、アミン類（エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、モルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルプロピレンジアミン等）、アミド類（ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等）、複素環類（２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、２−オキサゾリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等）、スルホキシド類（ジメチルスルホキシド等）、スルホン類（スルホラン等）、低級ケトン類（アセトン、メチルエチルケトン等）、その他、トルエン、キシレン、スチレン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、尿素、アセトニトリル、エンジンオイルなどを使用することができる。   Examples of the organic solvent include alcohols (methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, sec-butanol, t-butanol, 1-pentanol, benzyl alcohol, etc.), polyhydric alcohols (Ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, butylene glycol, hexanediol, pentanediol, glycerin, hexanetriol, thiodiglycol, etc.), polyhydric alcohol ethers ( Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol Methyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutene ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol Monophenyl ether, propylene glycol monophenyl ether, etc.), amines (ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, morpholine, N-ethylmorpholine, ethylenediamine, diethylenediamine, triethylenetetramine, Tetrachi Pentamine, pentamethyldiethylenetriamine, tetramethylpropylenediamine, etc.), amides (formamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, etc.), heterocycles (2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, Cyclohexyl pyrrolidone, 2-oxazolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, etc.), sulfoxides (dimethyl sulfoxide, etc.), sulfones (sulfolane, etc.), lower ketones (acetone, methyl ethyl ketone, etc.), toluene, Xylene, styrene, ethyl acetate, tetrahydrofuran, urea, acetonitrile, engine oil and the like can be used.

本実施形態のナノ材料組成物には、必要に応じて分散剤を添加してもよい。分散剤としては、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸アルカリ金属塩等の水溶性樹脂や、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のセルロース類が好ましく、これらの中でもカルボキシメチルセルロースがより好ましい。これらの分散剤は、１種単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。   You may add a dispersing agent to the nanomaterial composition of this embodiment as needed. As the dispersant, water-soluble resins such as polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylic acid alkali metal salts, and celluloses such as carboxymethylcellulose, methylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose and the like are preferable. Of these, carboxymethylcellulose is more preferred. These dispersants may be used alone or in combination of two or more.

また、本実施形態のナノ材料組成物には、その他の分散剤として、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤等の界面活性剤を添加してもよい。   In addition, the nanomaterial composition of the present embodiment includes a surfactant such as an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant, and an amphoteric surfactant as other dispersants. Also good.

上記アニオン性界面活性剤としては、芳香族スルホン酸系界面活性剤（ドデシルベンゼンスルホン酸塩等のアルキルベンゼンスルホン酸塩、ドデシルフェニルエーテルスルホン酸塩など）、モノソープ系アニオン性界面活性剤、エーテルサルフェート系界面活性剤、フォスフェート系界面活性剤、カルボン酸系界面活性剤などが挙げられる。   Examples of the anionic surfactant include aromatic sulfonic acid surfactants (alkyl benzene sulfonates such as dodecylbenzene sulfonate, dodecyl phenyl ether sulfonate, etc.), monosoap anionic surfactants, ether sulfates. Surfactants, phosphate surfactants, carboxylic acid surfactants, and the like.

上記カチオン性界面活性剤としては、第４級アルキルアンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、アルキルアミン塩、ポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、ポリビニルピリジン、ポリアクリルアミド等が挙げられる。   Examples of the cationic surfactant include quaternary alkylammonium salts, alkylpyridinium salts, alkylamine salts, polyethyleneimine, polyvinylamine, polyallylamine, polyvinylpyridine, polyacrylamide and the like.

上記ノニオン性界面活性剤としては、エーテル系ノニオン性界面活性剤（ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル等）、エステル系ノニオン性界面活性剤（ポリオキシエチレンオレエート、ポリオキシエチレンジステアレート、ソルビタンラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンセスキオレエート等）、ソルビトールやグリセリン等の多価アルコール脂肪酸のアルキルエーテル、多価アルコール脂肪酸のアルキルエステル、アミノアルコール脂肪酸アミドなどが挙げられる。   Examples of the nonionic surfactant include ether type nonionic surfactants (polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene dodecyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl allyl ether, polyoxyethylene oleyl ether). , Polyoxyethylene lauryl ether, etc.), ester-based nonionic surfactants (polyoxyethylene oleate, polyoxyethylene distearate, sorbitan laurate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan sesquioleate, etc.) , Alkyl ethers of polyhydric alcohol fatty acids such as sorbitol and glycerin, alkyl esters of polyhydric alcohol fatty acids, amino alcohol fatty acid amides, etc. That.

上記両性界面活性剤としては、アルキルベタイン系界面活性剤（ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、２−アルキル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、プロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン等）、スルホベタイン系界面活性剤、アミンオキサイド系界面活性剤などが挙げられる。   Examples of the amphoteric surfactants include alkylbetaine surfactants (such as lauryldimethylaminoacetic acid betaine, 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolinium betaine, propyldimethylaminoacetic acid betaine), sulfobetaine-based surfactants. Surfactant, amine oxide type surfactant, etc. are mentioned.

本実施形態のナノ材料組成物には、上述の成分以外にも、各種の水溶性樹脂や水分散性樹脂、タンパク質等の生体内の高分子、ｐＨ調整剤など、ナノ材料組成物の用途に応じて必要な成分を配合することが可能である。また、本実施形態のナノ材料組成物には、上述した炭素含有ナノ材料の表面に極性基を導入する際に用いる酸等の成分が含まれていてもよい。   In addition to the above-mentioned components, the nanomaterial composition of the present embodiment can be used for nanomaterial compositions such as various water-soluble resins, water-dispersible resins, in vivo polymers such as proteins, and pH adjusters. It is possible to blend necessary components accordingly. Moreover, components, such as an acid used when introduce | transducing a polar group into the surface of the carbon-containing nanomaterial mentioned above, may be contained in the nanomaterial composition of this embodiment.

本実施形態のナノ材料組成物中の気体分子吸蔵ナノ材料の含有量は、用途に応じて適宜調整すればよく、例えば０．０１質量％以上１０質量％以下の範囲に調整すればよい。   What is necessary is just to adjust suitably content of the gas molecule occlusion nanomaterial in the nanomaterial composition of this embodiment according to a use, for example, what is necessary is just to adjust in the range of 0.01 mass% or more and 10 mass% or less.

本実施形態のナノ材料組成物のｐＨは、特に限定されないが、環境負荷低減の観点から、２．５以上８．０以下の範囲が好ましい。ナノ材料組成物のｐＨは、例えば上述した炭素含有ナノ材料の表面に極性基を導入する際に用いた酸の残存量や、ｐＨ調整剤の添加量等により調整できる。   The pH of the nanomaterial composition of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably in the range of 2.5 or more and 8.0 or less from the viewpoint of reducing environmental burden. The pH of the nanomaterial composition can be adjusted by, for example, the residual amount of acid used when introducing a polar group on the surface of the carbon-containing nanomaterial described above, the addition amount of a pH adjuster, or the like.

＜ナノ材料組成物の製造方法＞
次に、本発明のナノ材料組成物の製造方法の一実施形態について説明する。本実施形態の製造方法は、炭素含有ナノ材料からなる母材、気体分子及び分散媒を混合する混合工程と、前記混合工程により得られた混合物を１０ＭＰａ以上で加圧する加圧工程とを備える。 <Method for producing nanomaterial composition>
Next, an embodiment of the method for producing a nanomaterial composition of the present invention will be described. The manufacturing method of this embodiment includes a mixing step of mixing a base material made of a carbon-containing nanomaterial, gas molecules, and a dispersion medium, and a pressurizing step of pressurizing the mixture obtained by the mixing step at 10 MPa or more.

本実施形態のナノ材料組成物の製造方法によれば、上述した実施形態のナノ材料組成物を容易かつ確実に製造することができる。なお、以下において、上述した実施形態の気体分子吸蔵ナノ材料及びナノ材料組成物と重複する内容については説明を省略する。   According to the method for producing a nanomaterial composition of the present embodiment, the nanomaterial composition of the above-described embodiment can be produced easily and reliably. In addition, below, description is abbreviate | omitted about the content which overlaps with the gas molecule storage nanomaterial and nanomaterial composition of embodiment mentioned above.

本実施形態の製造方法では、１０ＭＰａ以上の高圧処理により、炭素含有ナノ材料からなる母材内へ気体分子が吸蔵されると考えられる。また、分散媒として水、アルコール等の極性媒体を使用する場合は、１０ＭＰａ以上の高圧処理により母材表面の一部が破壊されて欠陥が生じ、この欠陥部分に水酸基等の極性基が付加することにより、極性媒体への分散性が高まると考えられる。なお、前記水酸基等の極性基は、例えば高圧処理により極性媒体から生成すると考えられる。   In the manufacturing method of the present embodiment, it is considered that gas molecules are occluded into a base material made of a carbon-containing nanomaterial by high pressure treatment of 10 MPa or more. When a polar medium such as water or alcohol is used as a dispersion medium, a part of the surface of the base material is destroyed by a high pressure treatment of 10 MPa or more, and a defect is generated, and a polar group such as a hydroxyl group is added to the defective part. This is considered to increase the dispersibility in a polar medium. In addition, it is thought that polar groups, such as the said hydroxyl group, are produced | generated from a polar medium, for example by a high pressure process.

上記混合工程において、気体分子の混合量は、母材に吸蔵させる量に応じて適宜設定すればよい。なお、混合の順序は特に限定されず、炭素含有ナノ材料と分散媒とを混合させた混合物に気体分子を加えてもよく、分散媒に気体分子を加えた後、炭素含有ナノ材料を加えてもよい。また、分散媒に気体分子を高濃度で加えた液体を準備し、この液体に炭素含有ナノ材料を加えてもよい。   In the mixing step, the mixing amount of the gas molecules may be appropriately set according to the amount stored in the base material. The order of mixing is not particularly limited, and gas molecules may be added to the mixture obtained by mixing the carbon-containing nanomaterial and the dispersion medium. After adding the gas molecules to the dispersion medium, the carbon-containing nanomaterial is added. Also good. Alternatively, a liquid in which gas molecules are added to the dispersion medium at a high concentration may be prepared, and the carbon-containing nanomaterial may be added to the liquid.

上記加圧工程において、加圧条件は１０ＭＰａ以上であり、気体分子の吸蔵量を高める観点から１５ＭＰａ以上が好ましく、２０ＭＰａ以上がより好ましい。一方、母材の過剰な破壊を防止し、気体分子の吸蔵性能の低下を抑制する観点から、加圧条件は１００ＭＰａ以下が好ましい。なお、加圧時間は、炭素含有ナノ材料の種類、気体分子の種類、吸蔵量等に応じて適宜調整すればよい。   In the said pressurization process, pressurization conditions are 10 Mpa or more, 15 MPa or more is preferable from a viewpoint of raising the occlusion amount of a gas molecule, and 20 Mpa or more is more preferable. On the other hand, the pressurization condition is preferably 100 MPa or less from the viewpoint of preventing excessive destruction of the base material and suppressing the decrease in the occlusion performance of gas molecules. The pressurization time may be appropriately adjusted according to the type of carbon-containing nanomaterial, the type of gas molecule, the occlusion amount, and the like.

また、上記加圧工程においては、加熱しながら加圧してもよい。これにより、気体分子の吸蔵量を容易に調整できる。この際の加熱温度としては、例えば２５℃以上８０℃以下の範囲とすればよい。   Moreover, in the said pressurization process, you may pressurize, heating. Thereby, the occlusion amount of gas molecules can be easily adjusted. The heating temperature at this time may be in the range of, for example, 25 ° C. or more and 80 ° C. or less.

本発明の気体分子吸蔵ナノ材料及びナノ材料組成物は、例えば種々の気体分子の供給源として使用でき、特に、燃料電池の燃料等の流体として使用する用途に好適である。

The gas molecule storage nanomaterial and nanomaterial composition of the present invention can be used as a supply source of various gas molecules, for example, and is particularly suitable for use as a fluid such as fuel for a fuel cell.

Claims (15)

炭素含有ナノ材料からなる母材と、
前記母材内に吸蔵された気体分子と
を含み、
前記気体分子の吸蔵量が前記母材１００質量部に対して１質量部以上である気体分子吸蔵ナノ材料。 A base material made of carbon-containing nanomaterial;
Gas molecules occluded in the base material,
A gas molecule occlusion nanomaterial in which the occlusion amount of the gas molecule is 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the base material. 前記炭素含有ナノ材料が、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン及びフラーレンからなる群より選択される少なくとも１種である請求項１に記載の気体分子吸蔵ナノ材料。   The gas molecule storage nanomaterial according to claim 1, wherein the carbon-containing nanomaterial is at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, and fullerenes. 前記炭素含有ナノ材料がカーボンナノチューブである請求項２に記載の気体分子吸蔵ナノ材料。   The gas molecule storage nanomaterial according to claim 2, wherein the carbon-containing nanomaterial is a carbon nanotube. 前記カーボンナノチューブの平均直径が０．０１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である請求項３に記載の気体分子吸蔵ナノ材料。   The gas molecule storage nanomaterial according to claim 3, wherein an average diameter of the carbon nanotube is 0.01 nm or more and 500 nm or less. 前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブである請求項３又は請求項４に記載の気体分子吸蔵ナノ材料。   The gas molecule storage nanomaterial according to claim 3 or 4, wherein the carbon nanotube is a multi-walled carbon nanotube. 前記炭素含有ナノ材料の表面の少なくとも一部が極性基で修飾されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の気体分子吸蔵ナノ材料。   The gas molecule storage nanomaterial according to any one of claims 1 to 5, wherein at least a part of a surface of the carbon-containing nanomaterial is modified with a polar group. 前記極性基が、水酸基、カルボニル基及びカルボキシ基からなる群より選択される少なくとも１種である請求項６に記載の気体分子吸蔵ナノ材料。   The gas molecule storage nanomaterial according to claim 6, wherein the polar group is at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carbonyl group, and a carboxy group. 前記気体分子が、Ｈ２、Ｎ２、Ｏ２、ＣＨ４、ＣＯ、ＣＯ２及び希ガスからなる群より選択される少なくとも１種である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の気体分子吸蔵ナノ材料。 8. The gas molecule according to claim 1, wherein the gas molecule is at least one selected from the group consisting of H 2 , N 2 , O 2 , CH 4 , CO, CO 2, and a rare gas. Gas molecule storage nanomaterials. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の気体分子吸蔵ナノ材料と、
分散媒と
を含有するナノ材料組成物。 The gas molecule storage nanomaterial according to any one of claims 1 to 8,
A nanomaterial composition containing a dispersion medium. 前記分散媒が、水及び有機溶媒の少なくとも一方を含む請求項９に記載のナノ材料組成物。   The nanomaterial composition according to claim 9, wherein the dispersion medium contains at least one of water and an organic solvent. 前記分散媒がアルコールである請求項９に記載のナノ材料組成物。   The nanomaterial composition according to claim 9, wherein the dispersion medium is alcohol. 前記分散媒が、水、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉｓｏ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉｓｏ−ブタノール、ｔ−ブタノール、１−ペンタノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、スチレン、酢酸エチル、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、アセトン及びエンジンオイルからなる群より選択される少なくとも１種である請求項９に記載のナノ材料組成物。   The dispersion medium is water, methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, t-butanol, 1-pentanol, ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, The nanomaterial composition according to claim 9, which is at least one selected from the group consisting of propylene glycol monoethyl ether, styrene, ethyl acetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, acetone, and engine oil. 炭素含有ナノ材料からなる母材、気体分子及び分散媒を混合する混合工程と、
前記混合工程により得られた混合物を１０ＭＰａ以上で加圧する加圧工程と
を備えるナノ材料組成物の製造方法。 A mixing step of mixing a base material composed of a carbon-containing nanomaterial, a gas molecule, and a dispersion medium;
A method for producing a nanomaterial composition comprising: a pressurizing step of pressurizing the mixture obtained by the mixing step at 10 MPa or more. 前記加圧工程において１００ＭＰａ以下で加圧する請求項１３に記載のナノ材料組成物の製造方法。   The method for producing a nanomaterial composition according to claim 13, wherein the pressure is applied at 100 MPa or less in the pressing step. 前記加圧工程において加熱しながら加圧する請求項１３又は請求項１４に記載のナノ材料組成物の製造方法。   The method for producing a nanomaterial composition according to claim 13 or 14, wherein the pressure is applied while heating in the pressurizing step.
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