JP2018133573A - ナノ材料−ドーパント組成物複合体の製造方法、ナノ材料−ドーパント組成物複合体およびドーパント組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係るナノ材料−ドーパント組成物複合体の製造方法(以下では、「本発明の製造方法」ともいう)は、ナノ材料のゼーベック係数を変化させるためのドーパント組成物を溶媒中にてナノ材料に接触させる接触工程を包含している。
本明細書において、「ナノ材料」とは、少なくとも1つの方向の寸法がナノスケール(例えば100nm以下)の物質を意味し、例えば電子材料等として用いられる物質である。
本明細書において、ドーパント組成物とは、ドーパントを含有する組成物を意図している。また、本明細書において、ドーパントとは、当該ドーパントがドープされる対象となる材料のゼーベック係数を変化させる物質を意図している。そして、本発明の製造方法において、ドープされる対象となる材料とは、上述のナノ材料である。
接触工程は、ナノ材料に対して、当該ナノ材料のゼーベック係数を変化させるためのドーパント組成物を、溶媒中にて接触させることによって、ナノ材料とドーパント組成物との複合体(ナノ材料−ドーパント組成物複合体)を形成する工程である。
本発明の製造方法は、ナノ材料またはナノ材料−ドーパント組成物複合体を所望の形状に成型する成型工程を包含していてもよい。例えば成型工程において、上記ナノ材料またはナノ材料−ドーパント組成物複合体を、フィルム状に成型してもよい。
本発明にかかるナノ材料−ドーパント組成物複合体(以下、「本発明のナノ材料−ドーパント組成物複合体」ともいう。)は、上述したナノ材料とドーパント組成物とを含んでおり、本発明の製造方法によって製造されたことを特徴としている。換言すれば、本発明のナノ材料−ドーパント組成物複合体は、ナノ材料と、当該ナノ材料のゼーベック係数を変化させるためのドーパント組成物とを含有しており、上記ドーパント組成物は、アニオンと、カチオンと、当該カチオンを捕捉する捕捉剤とを含有している。なお、上記〔ナノ材料−ドーパント組成物複合体の製造方法〕の項で既に説明した事項については、説明を省略する。
解離することによってアニオンとしてヒドロキシイオンを生じる化合物を用い、ヒドロキシイオンによるドーピングの効果を確認した。
ヒドロキシイオンを生じる化合物としてKOHを用いた。カーボンナノチューブの束5mgを、0.1MのKOHと0.1Mの18−クラウン−6とを溶解させた20mLのメタノールに加えた。得られた混合物を高速ホモジナイザ(ウルトラタラックス社製)によって、20000rpm、10分の条件でせん断分散させた。
KOHの代わりにNaOHを用い、18−クラウン−6の代わりに15−クラウン−5を用いたこと以外は実施例1と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
KOHの代わりにLiOHを用い、18−クラウン−6の代わりに12−クラウン−4を用いたこと以外は実施例1と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
KOHおよび18−クラウン−6を加えなかったこと以外は実施例1と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
18−クラウン−6を加えずに、KOHのみを用いたこと以外は実施例1と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
15−クラウン−5を加えずに、NaOHのみを用いたこと以外は実施例2と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
12−クラウン−4を加えずに、LiOHのみを用いたこと以外は実施例3と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
実施例1〜3および比較例1〜4の結果を図2に示す。上述のように、カーボンナノチューブの極性はゼーベック係数が正であるか、あるいは負であるかにより判別することができる。比較例1からドーピングしていないCNTフィルムはp型導電性を示すことがわかる。また、クラウンエーテルを加えなかった比較例2〜4では、比較例1と同様に、CNTフィルムはp型導電性を示した。一方、実施例1〜3に示すように、クラウンエーテルを用いた場合、CNTフィルムはn型導電性を示した。
ヒドロキシイオン以外のアニオンを生じるナトリウム塩を用いて、ドーピングの効果を確認した。
NaOHの代わりにNaSHを用いたこと以外は、実施例2と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
NaOHの代わりにNaIを用いたこと以外は、実施例2と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
NaOHの代わりにNaBrを用いたこと以外は、実施例2と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
NaOHの代わりにNaClを用いたこと以外は、実施例2と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
NaOHの代わりにNaOMe(ナトリウムメトキシド)を用いたこと以外は、実施例2と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
NaOHの代わりにNaOEt(ナトリウムエトキシド)を用いたこと以外は、実施例2と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
NaOHの代わりにNaOBu(ナトリウムブトキシド)を用いたこと以外は、実施例2と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
NaOHの代わりにCH3COONaを用いたこと以外は、実施例2と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
15−クラウン−5を加えずにNaSHのみを用いたこと以外は、実施例4と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
15−クラウン−5を加えずにNaIのみを用いたこと以外は、実施例5と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
15−クラウン−5を加えずにNaBrのみを用いたこと以外は、実施例6と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
15−クラウン−5を加えずにNaClのみを用いたこと以外は、実施例7と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
15−クラウン−5を加えずにNaOMeのみを用いたこと以外は、実施例8と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
15−クラウン−5を加えずにNaOEtのみを用いたこと以外は、実施例9と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
15−クラウン−5を加えずにNaOBuのみを用いたこと以外は、実施例10と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
15−クラウン−5を加えずにCH3COONaのみを用いたこと以外は、実施例11と同様にしてCNTフィルムを作製し、ゼーベック係数を測定した。
実施例4〜11および比較例5〜12の結果を図3に示す。比較例6〜12のCNTフィルムは、比較例1のCNTフィルムと同様に、p型導電性を示した。一方、実施例4〜11に示すように、クラウンエーテルを用いた場合、CNTフィルムはn型導電性を示した。
Claims (12)
- ナノ材料のゼーベック係数を変化させるためのドーパント組成物を溶媒中にてナノ材料に接触させる接触工程を包含しており、
上記ドーパント組成物は、アニオンと、カチオンと、当該カチオンを捕捉する捕捉剤とを含有していることを特徴とするナノ材料−ドーパント組成物複合体の製造方法。 - 上記アニオンは、OH−、CH3O−、CH3CH2O−、i−PrO−、t−BuO−、SH−、CH3S−、C2H5S−、CN−、I−、Br−、Cl−およびCH3COO−からなる群より選択される少なくとも1つであることを特徴とする請求項1に記載のナノ材料−ドーパント組成物複合体の製造方法。
- 上記カチオンは、金属イオンであり、
上記捕捉剤は、有機配位子であることを特徴とする請求項1または2に記載のナノ材料−ドーパント組成物複合体の製造方法。 - 上記ナノ材料は、ナノ粒子、ナノチューブ、ナノワイヤ、ナノロッドおよびナノシートからなる群より選択される少なくとも1つであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のナノ材料−ドーパント組成物複合体の製造方法。
- 上記接触工程において、上記ドーパント組成物を溶媒中に溶解させた溶液を、上記ナノ材料に含浸させることによって、または、上記ドーパント組成物を溶媒中に溶解させた溶液中に上記ナノ材料をせん断分散させることによって、上記ナノ材料と上記ドーパント組成物とを接触させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のナノ材料−ドーパント組成物複合体の製造方法。
- 上記アニオンは、n型ドーパントであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のナノ材料−ドーパント組成物複合体の製造方法。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のナノ材料−ドーパント組成物複合体の製造方法によって製造されたものであることを特徴とするナノ材料−ドーパント組成物複合体。
- ナノ材料のゼーベック係数を変化させるためのドーパント組成物であって、
アニオンと、カチオンと、当該カチオンを捕捉する捕捉剤とを含有していることを特徴とするドーパント組成物。 - 上記アニオンは、OH−、CH3O−、CH3CH2O−、i−PrO−、t−BuO−、SH−、CH3S−、C2H5S−、CN−、I−、Br−、Cl−およびCH3COO−からなる群より選択される少なくとも1つであることを特徴とする請求項8に記載のドーパント組成物。
- 上記カチオンは、金属イオンであり、
上記捕捉剤は、有機配位子であることを特徴とする請求項8または9に記載のドーパント組成物。 - 上記アニオンは、n型ドーパントであることを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載のドーパント組成物。
- ナノ材料と、請求項8〜11のいずれか1項に記載のドーパント組成物とを含有していることを特徴とするナノ材料−ドーパント組成物複合体。
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