JP2019116398A - Method for producing carbon nanotube-containing composition - Google Patents

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Takayoshi Hirai
孝佳 平井
秀和 西野
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秀和 西野
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Abstract

To provide a method for producing a carbon nanotube-containing composition with high conductivity and high heat resistance.SOLUTION: A method for producing a composition is provided in which a carbon nanotube-containing composition including a two-layer carbon nanotube is allowed to undergo a liquid-phase oxidization treatment and a vacuum heat drying at 90°C or higher and lower than 200°C to give the composition, with a peak temperature in DTG curve of the composition being 790°C or higher and lower than 1000°C.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は2層カーボンナノチューブ含有組成物の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method of producing a double-walled carbon nanotube-containing composition.

カーボンナノチューブは、導電性、熱伝導性、機械的強度に優れた物性を有し、金属と比べて軽量であるなど、多くの特徴を有するため、多くの分野から注目を集めてきた素材である。   Carbon nanotube is a material that has attracted attention from many fields because it has many characteristics such as excellent physical properties such as electrical conductivity, thermal conductivity, mechanical strength, and light weight compared to metals. .

カーボンナノチューブは、通常、層数の少ない方が高グラファイト構造を有する。単層カーボンナノチューブや2層カーボンナノチューブは、高グラファイト構造を有しているために、導電性や熱伝導性などの特性も高いことが知られている。また、多層カーボンナノチューブの中でも層数の比較的少ない2〜5層カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブと多層カーボンナノチューブの両方の特性を有しているために、種々の用途において有望な素材として注目を集めている。   Carbon nanotubes generally have a high graphite structure when the number of layers is small. Single-walled carbon nanotubes and double-walled carbon nanotubes are known to have high characteristics such as conductivity and thermal conductivity because they have a high graphite structure. Further, among multi-walled carbon nanotubes, 2 to 5 carbon nanotubes having a relatively small number of layers have the characteristics of both single-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes, and thus are noted as promising materials in various applications Are collecting

カーボンナノチューブの導電性を利用した用途として、例えば、クリーンルーム用部材や、ディスプレイ用部材、自動車用部材などがある。カーボンナノチューブは、これらの部材に、制電性、導電性、電波吸収性、電磁波遮蔽製、近赤外カット性、熱伝導性などを付与するのに用いられる。カーボンナノチューブは、アスペクト比が高く、少量で導電パスを形成できるため、従来のカーボンブラック等の導電性微粒子と比べ、光透過性および耐脱落性に優れた導電性材料、熱伝導材料となり得る。   Examples of applications utilizing the conductivity of carbon nanotubes include members for clean rooms, members for displays, members for automobiles, and the like. Carbon nanotubes are used to impart antistatic properties, conductivity, electromagnetic wave absorption, electromagnetic wave shielding properties, near infrared cut properties, thermal conductivity, etc. to these members. A carbon nanotube has a high aspect ratio and can form a conductive path with a small amount, so it can be a conductive material and a heat conductive material that are superior in light transmittance and dropout resistance as compared with conventional conductive fine particles such as carbon black.

また、多層カーボンナノチューブは、電池の電極具材に使われることも多く(特許文献1)、単層カーボンナノチューブは、軽量電線用途目的の研究が行なわれている例もある(特許文献2)。   In addition, multi-walled carbon nanotubes are often used as electrode materials for batteries (Patent Document 1), and single-walled carbon nanotubes have been studied for light wire applications (Patent Document 2).

これら用途でカーボンナノチューブの特徴を生かすには、一般にカーボンナノチューブの質(結晶性や純度)は高いほど良い。結晶性が高ければ高いほど、カーボンナノチューブの特徴である導電性、熱伝導性がより高くなるからである。また、高温下でカーボンナノチューブとの複合化が必要な用途では、カーボンナノチューブにも高い耐熱性が要求される。   In order to utilize the characteristics of carbon nanotubes in these applications, generally, the higher the quality (crystallinity and purity) of carbon nanotubes, the better. The higher the crystallinity, the higher the conductivity and thermal conductivity that are characteristic of carbon nanotubes. In addition, high heat resistance is also required for carbon nanotubes in applications that require complexation with carbon nanotubes at high temperatures.

一般的に、カーボンナノチューブ含有組成物に、アモルファスカーボンなどの炭素不純物、及び触媒金属が含まれている場合がほとんどである。これら不純物は導電性や熱伝導性を阻害する因子となり、カーボンナノチューブと他材料との複合化をする場合には、強度低下の原因にもなり得る。   Generally, in most cases, the carbon nanotube-containing composition contains a carbon impurity such as amorphous carbon and a catalyst metal. These impurities are factors that inhibit the conductivity and thermal conductivity, and may also be a cause of a reduction in strength when carbon nanotubes and other materials are combined.

カーボンナノチューブ含有組成物を用いた材料特性を低下させる原因となる不純物を除去する方法としては、気相酸化(特許文献3)による炭素不純物の除去や、液相酸化(特許文献1、2)による、炭素不純物及び触媒金属の除去方法などが知られている。   As a method of removing impurities that cause deterioration of material properties using a carbon nanotube-containing composition, removal of carbon impurities by gas phase oxidation (Patent Document 3) or liquid phase oxidation (Patent Documents 1 and 2) Methods of removing carbon impurities and catalytic metals are known.

一般的に、液相、気相に関わらず、カーボンナノチューブは直径が細いほど酸化され易く、層数が少ないほど酸化され易い。そのため、単層カーボンナノチューブは2層、多層カーボンナノチューブに比べて、酸化処理によって欠損を受けやすく、不純物除去のための酸化処理でカーボンナノチューブとしての特性が低下してしまう。欠損が生じない程度の酸化処理を行うと、不純物除去が十分でなく、カーボンナノチューブ含有組成物としての特性が十分に生かしきれない。   Generally, regardless of the liquid phase or the gas phase, carbon nanotubes are more easily oxidized as the diameter is smaller, and more easily as the number of layers is smaller. Therefore, single-walled carbon nanotubes are more susceptible to defects due to oxidation treatment than double-walled, multi-walled carbon nanotubes, and the characteristics of carbon nanotubes are degraded by oxidation treatment for removing impurities. If oxidation treatment is performed to such an extent that defects do not occur, removal of impurities is not sufficient, and the characteristics of the carbon nanotube-containing composition can not be fully utilized.

一方、多層カーボンナノチューブは酸化処理に対する耐久性は高いが、多層カーボンナノチューブはそもそも導電性、熱伝統性といった特性が単層、2層カーボンナノチューブより低いという問題がある。   On the other hand, multi-walled carbon nanotubes have high durability to oxidation treatment, but multi-walled carbon nanotubes have the problem that their properties such as conductivity and heat traditionality are lower than single-walled and double-walled carbon nanotubes.

これらの問題を解決するため、単層カーボンナノチューブ並みの導電性と多層カーボンナノチューブのように酸化耐性の高い2層カーボンナノチューブの酸化処理によるカーボンナノチューブ含有組成物の製造方法も考案され(特許文献4)、該当文献では、液相酸化処理によって、非常に高い導電性を有する2層カーボンナノチューブ含有組成物が例示されている。   In order to solve these problems, a method for producing a carbon nanotube-containing composition is also devised by the oxidation treatment of double-walled carbon nanotubes having conductivity comparable to single-walled carbon nanotubes and high resistance to oxidation like multi-walled carbon nanotubes (Patent Document 4) In the relevant literature, a two-walled carbon nanotube-containing composition having very high conductivity is exemplified by liquid phase oxidation treatment.

国際公開第2013/161317号International Publication No. 2013/161317 特表2007−161317号公報Japanese Patent Publication No. 2007-161317 特開2008−230947号公報JP 2008-230947 A 国際公開第2009/069344号International Publication No. 2009/069344

カーボンナノチューブの電導性等の特性を十分に引き出す方法として、2層カーボンナノチューブの液相酸化によるカーボンナノチューブ含有組成物の製造方法が提案されているが、耐熱性は依然として多層カーボンナノチューブの方が高い。   As a method of sufficiently extracting the properties such as conductivity of carbon nanotubes, a method of producing a carbon nanotube-containing composition by liquid phase oxidation of double-walled carbon nanotubes has been proposed, but the heat resistance is still higher in multi-walled carbon nanotubes .

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、導電性が高く、且つ、耐熱性も高いカーボンナノチューブ含有組成物の製造方法を提供し、これによってカーボンナノチューブの耐熱性が必要な用途、例えば、高温下での樹脂、金属への複合化が可能となるカーボンナノチューブを提供することにある。   This invention is made in view of the said subject, Comprising: The objective provides the manufacturing method of a carbon nanotube containing composition with high electroconductivity and high heat resistance, and, thereby, the heat resistance of a carbon nanotube The purpose of the present invention is to provide a carbon nanotube which can be complexed to a resin or metal under high temperature.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行なった結果、下記の発明に至った。
[1] 2層カーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ含有組成物を、液相酸化処理後に、90℃以上から200℃未満の範囲で真空加熱乾燥することによって、DTG曲線のピーク温度が790℃以上1000℃未満となるカーボンナノチューブ含有組成物の製造方法。
[2] 液相酸化処理前のカーボンナノチューブ含有組成物の2層カーボンナノチューブの比率が50%以上であることを特徴とする上記発明のカーボンナノチューブ含有組成物の製造方法
[3] 液相酸化処理後のカーボンナノチューブ含有組成物の2層カーボンナノチューブの比率が50%以上であることを特徴とする上記発明のカーボンナノチューブ含有組成物の製造方法
[4] 液相酸化処理の液相が硝酸であることを特徴とする上記発明のカーボンナノチューブ含有組成物の製造方法
[5] 真空乾燥の真空度が760mmHg未満0.00001mmHg以上であることを特徴とする上記発明のカーボンナノチューブ含有組成物の製造方法
MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors came to the following invention, as a result of earnestly examining in order to solve the said subject.
[1] The carbon nanotube-containing composition including the double-walled carbon nanotube is vacuum heat-dried in the range of 90 ° C. or more to less than 200 ° C. after liquid phase oxidation treatment, and the peak temperature of the DTG curve is 790 ° C. or more and 1000 ° C. The manufacturing method of the carbon nanotube containing composition which becomes less than.
[2] The method for producing a carbon nanotube-containing composition according to the above invention, characterized in that the ratio of double-walled carbon nanotubes in the carbon nanotube-containing composition before liquid phase oxidation treatment is 50% or more [3] liquid phase oxidation treatment The method for producing a carbon nanotube-containing composition according to the above invention, characterized in that the ratio of double-walled carbon nanotubes in the subsequent carbon nanotube-containing composition is 50% or more [4] The liquid phase of the liquid phase oxidation treatment is nitric acid The method for producing a carbon nanotube-containing composition according to the above invention [5] The method for producing a carbon nanotube-containing composition according to the above invention, characterized in that the vacuum degree of vacuum drying is less than 760 mmHg and 0.00001 mmHg or more.

本発明に係るカーボンナノチューブ含有組成物の製造方法によれば、高効率で簡便に、耐熱性が非常に高く、且つ導電性も高いカーボンナノチューブ含有組成物を製造することが可能となる。 According to the method for producing a carbon nanotube-containing composition according to the present invention, it is possible to produce a carbon nanotube-containing composition with high efficiency and simply, very high heat resistance and high conductivity.

図1は、本発明の実施例で使用したカーボンナノチューブ含有組成物を合成するための合成装置の構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a synthesis apparatus for synthesizing a carbon nanotube-containing composition used in Examples of the present invention. 実施例1、2および比較例1で得られたカーボンナノチューブ含有組成物の熱重量分析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the thermogravimetric analysis of the carbon nanotube containing composition obtained by Example 1, 2 and the comparative example 1. FIG.

以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described in detail. Note that the present invention is not limited by the following embodiments.

本発明では、液相酸化処理後に真空加熱乾燥することによって、通常の精製では得ることの出来ない、非常に耐熱性の高いカーボンナノチューブ含有組成物が得られ、更に、導電性も高いカーボンナノチューブ含有組成物であることが特長である。   In the present invention, by carrying out vacuum heating and drying after liquid phase oxidation treatment, a carbon nanotube-containing composition having a very high heat resistance which can not be obtained by ordinary purification can be obtained, and further, carbon nanotube containing high conductivity. It is a feature that it is a composition.

そのためには、2層カーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ含有組成物を、液相酸化処理後に、90℃以上から200℃未満の範囲で真空加熱乾燥することによって、DTG曲線のピーク温度が790℃以上1000℃未満となるカーボンナノチューブ含有組成物を製造法によって得られていることが必要である。   For that purpose, the peak temperature of the DTG curve is 790 ° C. or more and 1000 by vacuum heating and drying the carbon nanotube-containing composition containing double-walled carbon nanotubes in the range of 90 ° C. or more and less than 200 ° C. after liquid phase oxidation treatment. It is necessary that the carbon nanotube-containing composition having a temperature of less than 0 ° C. be obtained by the production method.

ここでいうDTG曲線のピーク温度が790℃以上1000℃未満とは、空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で測定した際の、熱重量分析のTG曲線における微分曲線(DTG曲線)の最も強度が大きくなるピーク温度が790℃以上1000℃未満の範囲であることをいう。このような測定が出来る測定装置として、例えば、(株)島津製作所製DTG−60、DTG−60H、(株)リガク製 Thermo plus EVO2 TG−DTAシリーズなどが使用できる。   The peak temperature of the DTG curve referred to here is 790 ° C. or more and less than 1000 ° C. when the temperature is measured at a temperature rising rate of 10 ° C./minute in an air atmosphere, the differential curve (DTG curve) in the TG curve of thermogravimetric analysis The peak temperature at which the strength is greatest is in the range of 790 ° C. or more and less than 1000 ° C. As a measuring apparatus which can perform such a measurement, Shimadzu Corp. make DTG-60, DTG-60H, a Rigaku Co., Ltd. Thermo plus EVO2 TG-DTA series etc. can be used, for example.

本発明では、液相酸化処理前のカーボンナノチューブ含有組成物は2層カーボンナノチューブを含んでいることが必要である。単層カーボンナノチューブは酸に対する耐性が多層カーボンナノチューブよりも低いため、不純物除去の際、酸化による欠損を受け、導電性、熱伝導性、強度が低下し易く、高結晶性を保ったまま酸化処理するのが難しく、多層カーボンナノチューブは導電性、熱伝導性といった特性が、他の層数のカーボンナノチューブに比べて1〜2桁ほど低いのが一般的であり、精製しても、単層、2層カーボンナノチューブほど導電性、熱伝導性が高くならない。したがって、単層または2層カーボンナノチューブ含有組成物中に多層カーボンナノチューブが存在すると、導電性、熱伝導性低下の原因になる場合もあるため、多層カーボンナノチューブは少ないほど好ましい。   In the present invention, the carbon nanotube-containing composition prior to the liquid phase oxidation treatment needs to contain double-walled carbon nanotubes. Single-walled carbon nanotubes have lower resistance to acid than multi-walled carbon nanotubes, so when removing impurities, they are subject to oxidation defects, and conductivity, thermal conductivity, and strength tend to decrease, and oxidation treatment is performed while maintaining high crystallinity. In general, multi-walled carbon nanotubes have properties such as electrical conductivity and thermal conductivity that are one to two orders of magnitude lower than carbon nanotubes of other layers, and even if purified, single-walled carbon nanotubes Conductivity and thermal conductivity do not become as high as double-walled carbon nanotubes. Therefore, the presence of multi-walled carbon nanotubes in the single-walled or double-walled carbon nanotube-containing composition may cause a decrease in conductivity and thermal conductivity, so the smaller the number of multi-walled carbon nanotubes, the better.

本発明における、液相酸化処理前の多層カーボンナノチューブの含有量の目安は、層数によって異なるが、多層カーボンナノチューブの中でも3〜10層程度のカーボンナノチューブであれば、単層または2層カーボンナノチューブに比べて導電性、熱伝導性が劣るものの、10層を超える多層カーボンナノチューブに比べて、比較的導電性、熱伝導性は高いため、3〜10層程度のカーボンナノチューブの比率は全体の20%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましく、更に好ましくは5%以下、無いのが最も好ましい。10層を超える多層カーボンナノチューブは、通常最も導電性、熱伝導性が低いため、全体の10%以下の比率であることが好ましく、5%以下であるとより好ましく、無いのが最も好ましい。   In the present invention, the indication of the content of multi-walled carbon nanotubes before liquid-phase oxidation treatment varies depending on the number of layers, but among multi-walled carbon nanotubes, single-walled or double-walled carbon nanotubes if it is about 3 to 10 carbon nanotubes. Although the conductivity and thermal conductivity are inferior to those of the above, the ratio of carbon nanotubes of about 3 to 10 is approximately 20 because the conductivity and thermal conductivity are relatively high compared to multi-walled carbon nanotubes having more than 10 layers. % Or less is preferable, 10% or less is more preferable, 5% or less is more preferable, and none is most preferable. The number of multi-walled carbon nanotubes having more than 10 layers is usually 10% or less, preferably 5% or less, and most preferably 0% or less, because the conductivity and thermal conductivity are low.

ここでいう層数の比率とは、カーボンナノチューブ含有組成物に含まれる全カーボンナノチューブに対してどの程度の割合を占めているかの比率のことで、例えば、透過電子顕微鏡でカーボンナノチューブ含有組成物を観測したときに数えることの出来る全てのカーボンナノチューブの本数の内、層数が異なるカーボンナノチューブが何本占めているかという意味の比率である。例えば、透過電子顕微鏡で40万倍で観察し、75nm四方の視野の中で視野面積の10%以上がカーボンナノチューブである視野中から任意に抽出した100本のカーボンナノチューブについて層数を評価することができる。一つの視野で100本の測定が出来ないときは、100本になるまで複数の視野から測定する。このとき、カーボンナノチューブ1本とは視野中で一部カーボンナノチューブが見えていれば1本と計上し、必ずしも両端が見えている必要は無い。また、視野中で2本と認識されても視野外でつながって1本となっていることも有り得るが、その場合は2本と計上する。   The ratio of the number of layers as referred to herein is the ratio of the proportion of the total number of carbon nanotubes contained in the carbon nanotube-containing composition. For example, the carbon nanotube-containing composition is Of all the number of carbon nanotubes that can be counted when observed, it is a ratio that means how many carbon nanotubes with different number of layers occupy. For example, to evaluate the number of layers for 100 carbon nanotubes arbitrarily extracted from a view where carbon nanotubes are 10% or more of the field of view in a 75 nm square field of observation at 400,000 times with a transmission electron microscope Can. When 100 lines of measurement can not be made in one field of view, measurement is made from a plurality of fields of view up to 100 lines. At this time, if one carbon nanotube is partially visible in the field of view, it is counted as one and it is not necessary to necessarily see both ends. In addition, even if it is recognized as two in the field of view, it is possible that they are connected outside the field of view and become one, but in that case, it is counted as two.

本発明では、上記方法で測定した際の液相酸化処理する前のカーボンナノチューブ含有組成物中に、2層カーボンナノチューブが含まれていることを必要とし、その比率は多いほうが好ましく、50%以上含まれていることが好ましい。より好ましくは60%以上含まれ、70%以上であれば更に好ましい。また、80%以上の2層カーボンナノチューブが含まれていることが最も好ましく、最上には、90%以上含まれていることが好ましい。   In the present invention, the carbon nanotube-containing composition before liquid phase oxidation treatment when measured by the above method needs to contain double-walled carbon nanotubes, and the ratio is preferably as high as 50% or more. Preferably, it is included. More preferably, 60% or more is contained, and 70% or more is more preferable. Further, it is most preferable that 80% or more of double-walled carbon nanotubes be contained, and it is preferable that 90% or more be contained at the top.

先に述べたように、2層カーボンナノチューブは多層カーボンナノチューブに比べて高い導電性を有し、単層カーボンナノチューブと比べて高い酸化耐久性を有している。ゆえに液相酸化処理前の2層カーボンナノチューブの比率は多いほど好ましい。   As described above, the double-walled carbon nanotube has higher conductivity than the multi-walled carbon nanotube, and has high oxidation durability as compared to the single-walled carbon nanotube. Therefore, the ratio of double-walled carbon nanotubes before liquid phase oxidation treatment is preferably as large as possible.

液相酸化処理前のカーボンナノチューブ含有組成物中に占める単層カーボンナノチューブの比率は、少ないほど好ましく、50%未満であるのが好ましい。より好ましくは40%未満含まれ、30%未満であれば更に好ましい。また、20%未満の単層カーボンナノチューブが含まれていることが最も好ましく、最上には、10%未満含まれていることが好ましい。単層カーボンナノチューブは酸化に対する耐久性が2層カーボンナノチューブに比べて低いため、一般的に、酸化処理条件を調整したとしても、カーボンナノチューブのグラファイト層に欠損が生じてしまい、その結果、導電性、耐久性、耐熱性といった特性が低下してしまうため、特性を低下しないように酸化処理条件を調整するのが非常に困難である。   The proportion of single-walled carbon nanotubes in the carbon nanotube-containing composition before liquid phase oxidation treatment is preferably as low as possible, and preferably less than 50%. More preferably, it is less than 40%, and more preferably less than 30%. Also, it is most preferable that less than 20% of single-walled carbon nanotubes be contained, and most preferably less than 10%. Since single-walled carbon nanotubes have lower resistance to oxidation than double-walled carbon nanotubes, in general, even if the oxidation treatment conditions are adjusted, defects occur in the carbon nanotube graphite layer, and as a result, the conductivity is improved. Since the properties such as durability and heat resistance are lowered, it is very difficult to adjust the oxidation treatment conditions so as not to deteriorate the properties.

グラファイト層へ欠損が生じているかどうかの指標としては、ラマン分光分析によるGバンドとDバンドの高さ比(G/D比)を目安とし、G/D比が高いほど高結晶性の炭素成分が多いと解釈できる。一般的に、結晶性が高く、純度の高いカーボンナノチューブ含有組成物は、G/D比が50以上であることが多く、より結晶性が高く純度も高い場合は80以上、最も結晶性が高く純度も高い場合には100以上のG/D比となる。   As an index of whether defects occur in the graphite layer, the height ratio (G / D ratio) of G band to D band by Raman spectroscopy is used as a standard, and the higher the G / D ratio, the higher the carbon component of high crystallinity It can be interpreted that there are many. Generally, a carbon nanotube-containing composition having high crystallinity and high purity often has a G / D ratio of 50 or more, and in the case of higher crystallinity and high purity, the G / D ratio is 80 or more, the highest in crystallinity. When the purity is also high, the G / D ratio is 100 or more.

一般に、カーボンナノチューブ含有組成物は、欠損の入ったカーボンナノチューブは少ないほど、より高度な特性が必要な用途に使用できる。そのため、酸化性液体の処理によって欠損の生じ易い単層カーボンナノチューブは少ないほど良い。元々、導電性、熱伝導性などの特性が劣る多層カーボンナノチューブも少ないほうが良い。   In general, the carbon nanotube-containing composition can be used for applications requiring higher properties as the number of defective carbon nanotubes is smaller. Therefore, the smaller the number of single-walled carbon nanotubes that are prone to defects due to the treatment of the oxidizing liquid, the better. Originally, it is better that the number of multi-walled carbon nanotubes inferior in properties such as conductivity and thermal conductivity is also small.

また、液相酸化処理後のカーボンナノチューブ含有組成物も、酸化処理条件調整次第で欠損のほとんど生じない2層カーボンナノチューブの比率は多いほど好ましく、その比率は50%以上が好ましい。また、より好ましくは60%以上含まれ、70%以上であれば更に好ましい。また、80%以上の2層カーボンナノチューブが含まれていることが最も好ましく、最上には、90%以上含まれていることが好ましい。   In the carbon nanotube-containing composition after liquid phase oxidation treatment, the ratio of double-walled carbon nanotubes which hardly generate defects is preferably as large as possible depending on adjustment of oxidation treatment conditions, and the ratio is preferably 50% or more. More preferably, it is contained 60% or more, more preferably 70% or more. Further, it is most preferable that 80% or more of double-walled carbon nanotubes be contained, and it is preferable that 90% or more be contained at the top.

液相酸化処理後の単層カーボンナノチューブは多くの場合、グラファイト層に欠損が生じているため、少ないほうが好ましく、50%未満であるのが好ましい。より好ましくは40%未満含まれ、30%未満であれば更に好ましい。また、20%未満の単層カーボンナノチューブが含まれていることが最も好ましく、最上には、10%未満含まれていることが好ましい。   In the single-walled carbon nanotube after liquid phase oxidation treatment, in many cases defects are caused in the graphite layer, so the smaller one is preferable, and less than 50% is preferable. More preferably, it is less than 40%, and more preferably less than 30%. Also, it is most preferable that less than 20% of single-walled carbon nanotubes be contained, and most preferably less than 10%.

導電性、熱伝導性の劣る多層カーボンナノチューブについても、3〜10層程度のカーボンナノチューブであれば、20%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましく、更に好ましくは5%以下、無いのが最も好ましい。10層を超える多層カーボンナノチューブは、通常最もさらに導電性、熱伝導性が低いため、全体の10%以下の比率であることが好ましく、5%以下であるとより好ましく、無いのが最も好ましい。   Also for multi-walled carbon nanotubes with poor conductivity and thermal conductivity, it is preferably 20% or less, more preferably 10% or less, and still more preferably 5% if it is a carbon nanotube of about 3 to 10 layers. It is most preferable that the following be absent. The number of multi-walled carbon nanotubes having more than 10 layers is usually 10% or less, preferably 5% or less, and most preferably 0% or less, because the conductivity and thermal conductivity are lower than the others.

本発明では、液相酸化処理後に真空加熱乾燥することによって、耐熱性の非常に高いカーボンナノチューブが得られることが特徴であるが、原因については明確になっていない。補助的な要因ではあるが、液相酸化処理によるアモルファスカーボン(炭素不純物)の除去と、触媒の除去も、カーボンナノチューブ含有組成物の高耐熱化の要因の一つになっていると考えられる。耐熱性の低い炭素不純物や、高温下でグラファイト層を破壊する起点になる触媒金属は、カーボンナノチューブ含有組成物中に少ないほうが全体としての耐熱性が高くなるからである。   The present invention is characterized in that carbon nanotubes with very high heat resistance can be obtained by vacuum heating and drying after liquid phase oxidation treatment, but the cause is not clear. Although it is an auxiliary factor, removal of amorphous carbon (carbon impurities) by liquid phase oxidation treatment and removal of the catalyst are also considered to be one of the factors for increasing the heat resistance of the carbon nanotube-containing composition. This is because the lower the heat resistance of carbon impurities and the catalyst metal serving as the starting point for breaking the graphite layer at high temperatures, the smaller the content in the carbon nanotube-containing composition, the higher the overall heat resistance.

液相酸化処理に使用する酸化剤としては、カーボンナノチューブに欠損を与えすぎない程度に処理する条件調整がし易いという点で硝酸が好ましい。   Nitric acid is preferable as the oxidizing agent used for the liquid phase oxidation treatment in that it is easy to adjust the condition for treating the carbon nanotube to such an extent that the defect is not excessively generated.

一般に、液相酸化によってカーボンナノチューブを精製する目的で使用される代表的な酸化剤としては、硝酸と硫酸の混合液(混酸)、硫酸と過酸化水素水の混合液(ピラニア溶液)、過酸化水素水、硝酸などが使用されるが、これらの溶液のうち、硝酸以外は、室温でカーボンナノチューブと反応してしまうほど酸化力が強く、冷却して反応速度を調整しようとしても、多くの場合、カーボンナノチューブの層数に寄らず、液相酸化処理によって殆どのカーボンナノチューブが消滅してしまうか、欠損が多く入ったG/D比の低いカーボンナノチューブ含有組成物となる。   Generally, as a typical oxidizing agent used for purifying carbon nanotubes by liquid phase oxidation, a mixed solution of nitric acid and sulfuric acid (mixed acid), a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide water (pirania solution), peroxidation Hydrogen water, nitric acid, etc. are used, but among these solutions, except nitric acid, the oxidizing power is strong enough to react with carbon nanotubes at room temperature, and in many cases it is attempted to adjust the reaction rate by cooling Regardless of the number of carbon nanotube layers, most of the carbon nanotubes disappear due to the liquid phase oxidation treatment, or a carbon nanotube-containing composition having a low G / D ratio containing many defects is obtained.

硝酸は、通常は室温でカーボンナノチューブと反応しないため、加熱や硝酸濃度で反応性を制御することが出来るため、液相酸化処理の溶液として好ましい。   Nitric acid is not preferable as a solution for liquid phase oxidation treatment because nitric acid does not react with carbon nanotubes at room temperature and can control the reactivity by heating or nitric acid concentration.

硝酸の濃度は、処理温度を調整するのであれば濃硝酸(60wt%〜70wt%)でもかまわないが、カーボンナノチューブに欠損を与えにくくするという理由で、濃度は薄い方が好ましい。そのため、50wt%以下が好ましく、より好ましくは40wt%以下、更に好ましくは30wt%以下で、最も好ましくは20wt%以下であり、最上には5wt%以上15wt%以下であると、温度条件等のその他液相酸化処理条件を調整しやすいため好ましい。   The concentration of nitric acid may be concentrated nitric acid (60 wt% to 70 wt%) as long as the treatment temperature is adjusted, but the concentration is preferably low because it makes it difficult to give defects to carbon nanotubes. Therefore, 50 wt% or less is preferable, more preferably 40 wt% or less, still more preferably 30 wt% or less, most preferably 20 wt% or less, and most preferably 5 wt% or more and 15 wt% or less. It is preferable because the liquid phase oxidation treatment conditions can be easily adjusted.

液相酸化処理の温度は、通常、硝酸を使用するのであれば、硝酸が還流状態で過熱すると、過熱状態が安定するため好ましく、濃度に応じて処理時間を調整すれば、カーボンナノチューブに欠損が生じ始める前に処理を終了することが出来る。   If nitric acid is used, the temperature of the liquid phase oxidation treatment is preferably such that when the nitric acid is heated in a reflux state, the superheated state is stabilized, and if the treatment time is adjusted according to the concentration, the carbon nanotube has defects You can end the process before it begins to occur.

液相酸化処理の完了の目安は、カーボンナノチューブ含有組成物中の触媒が硝酸によって溶解しきった状態を終了の目安とすると良い。触媒が溶解しきったことの確認は、液相酸化処理後のカーボンナノチューブ含有組成物をろ過洗浄し、乾燥後、熱重量分析で残渣が残らないことを確認することによって分かる。または、X線光電分光法によって触媒の存在の有無を観察することも可能である。   The indication of the completion of the liquid phase oxidation treatment may be taken as the indication of the end of the state in which the catalyst in the carbon nanotube-containing composition is completely dissolved by nitric acid. The confirmation that the catalyst is completely dissolved can be found by filtering and washing the carbon nanotube-containing composition after liquid phase oxidation treatment, and after drying it is confirmed by thermogravimetric analysis that no residue remains. Alternatively, it is also possible to observe the presence or absence of the catalyst by X-ray photoelectron spectroscopy.

液相酸化処理後に真空加熱乾燥する際の過熱温度については、200℃未満で行なうのが好ましい、あまり高温でおこなうと、わずかに残っている炭素不純物とカーボンナノチューブまたはカーボンナノチューブ同士が反応してしまい、カーボンナノチューブの特性を損なう可能性があるためである。また、理由は定かでは無いが、真空乾燥だけでは高耐熱化の効果が小さく、加熱が必要であり、90℃以上で加熱するのが好ましい。より好ましい加熱温度の範囲は、100℃以上、160℃未満である。なるべく水の沸点以上で加熱するのが好ましく、100℃以上であれば、温度は低いほど副反応などが起こりにくいため好ましく、扱い易さの点からも好ましい。   The heating temperature under vacuum heating and drying after the liquid phase oxidation treatment is preferably less than 200 ° C. When it is performed at a very high temperature, carbon impurities slightly remaining and carbon nanotubes or carbon nanotubes react with each other. , And the characteristic of the carbon nanotube may be impaired. Although the reason is not clear, the effect of increasing heat resistance is small by vacuum drying alone, heating is required, and heating at 90 ° C. or higher is preferable. A more preferable heating temperature range is 100 ° C. or more and less than 160 ° C. It is preferable to heat at a temperature higher than the boiling point of water as much as possible. If the temperature is higher than 100 ° C., side reactions are less likely to occur as the temperature is lower.

本発明に用いるカーボンナノチューブは、気相流動法(catalyst floating system)で合成されたカーボンナノチューブを用いるのが最も好ましい。担持触媒法(例えば流動床法や、基盤法)で合成されたカーボンナノチューブは、液相酸化処理後に、90℃以上から200℃未満の範囲で真空加熱乾燥しても、DTG曲線のピーク温度が790℃以上1000℃未満となるカーボンナノチューブ含有組成物とならないことの方が多い。理由は様々ではあるが、担持触媒法で合成されるカーボンナノチューブは、多くの場合、単層カーボンナノチューブか、多層カーボンナノチューブであることが多いのも理由の一つである。担持触媒法の一種である流動床法による2層カーボンナノチューブの合成法も知られているが、気相流動法によって合成された2層カーボンナノチューブに比べて不純物が多いため、液相酸化によって不純物を除去いきるのが難しく、非常に好適な条件下で調製しなければ、DTG曲線のピーク温度が790℃以上1000℃未満となるカーボンナノチューブ含有組成物とならないことがある。   As the carbon nanotube used in the present invention, it is most preferable to use a carbon nanotube synthesized by a catalyst floating system. The carbon nanotubes synthesized by the supported catalyst method (for example, fluidized bed method or base method) have a peak temperature of DTG curve even if vacuum heat drying is performed in the range of 90 ° C. or more to less than 200 ° C. after liquid phase oxidation treatment. It is more likely that the carbon nanotube-containing composition does not have a temperature of 790 ° C. or more and less than 1000 ° C. The reasons are various, but it is also one of the reasons that carbon nanotubes synthesized by the supported catalyst method are often single-walled carbon nanotubes or multi-walled carbon nanotubes in many cases. There is also known a method of synthesizing double-walled carbon nanotubes by fluidized bed method, which is a type of supported catalyst method, but since there are more impurities compared to double-walled carbon nanotubes synthesized by gas phase flow method, impurities by liquid phase oxidation Is difficult to remove, and unless prepared under very suitable conditions, the carbon nanotube-containing composition may not have a peak temperature of 790 ° C. or more and less than 1000 ° C. in the DTG curve.

本発明において気相流動法で合成されたカーボンナノチューブが好適に使用される理由は定かではないが、気相流動法で合成されたカーボンナノチューブ含有組成物は、カーボンナノチューブの結晶性が非常に高く、炭素不純物が非常に少ないカーボンナノチューブ含有組成物となることも、要因の一つと考えられる。   The reason why carbon nanotubes synthesized by the gas phase flow method are suitably used in the present invention is not clear, but the carbon nanotube-containing composition synthesized by the gas phase flow method has very high crystallinity of carbon nanotubes It is also considered as one of the factors that the carbon nanotube-containing composition has a very small amount of carbon impurities.

真空加熱乾燥の際の真空度については、大気圧未満であれば特に制限は無いが、低い程好ましい。理由は定かでは無いが、一般的に良く用いられる、大気圧下での加熱乾燥だけでは高い耐熱性を有するカーボンナノチューブが得られない。減圧状態で乾燥する必要があり、大気圧未満であれば半発明の効果は得られ、380mmHg以下であればより好ましく、190mmHg以下であるとより好ましく、100mmHgであると更に好ましく、最も好ましくは50mmHg以下、最上には10mmHg以下であるのが良い。低圧である程、真空加熱乾燥時間を短く調整することができ、工程を短縮できるため好ましい。減圧の下限はせいぜい0.00001mmHgであれば十分である。   The degree of vacuum at the time of vacuum heating and drying is not particularly limited as long as it is less than atmospheric pressure, but the lower the better. Although the reason is not clear, carbon nanotubes having high heat resistance can not be obtained only by heat drying under atmospheric pressure, which is generally used. If it is less than atmospheric pressure, the effect of the invention is obtained, it is more preferably 380 mmHg or less, more preferably 190 mmHg or less, even more preferably 100 mmHg, and most preferably 50 mmHg Below, it is good that it is 10 mmHg or less at the top. The lower the pressure, the shorter the vacuum heating and drying time can be adjusted, which is preferable because the process can be shortened. The lower limit of decompression is at most 0.00001 mm Hg.

真空過熱乾燥を行う時間は、長いほど良く、6時間以上行うのが好ましく、より好ましくは8時間以上、さらに好ましくは12時間以上、最も好ましくは24時間以上であるが、ある程度行うと、カーボンナノチューブの耐熱化の効果がそれ以上付与されなくなるため、せいぜい72時間まで行えば、高耐熱化の効果が得られる。   The vacuum heat-drying time is preferably as long as possible, preferably 6 hours or more, more preferably 8 hours or more, still more preferably 12 hours or more, and most preferably 24 hours or more. The effect of heat resistance can not be imparted any longer, so the effect of high heat resistance can be obtained if performed for at most 72 hours.

本発明では、空気雰囲気下10℃/分で昇温した際の熱重量分析(TG)において、カーボンナノチューブ含有組成物のDTG曲線の最も高温のピーク温度が790℃以上1000℃未満となるが、好適な条件化では、DTG曲線の最も高温のピーク温度が800℃以上1000℃未満となるカーボンナノチューブ含有組成物の製造が可能であり、より好適な条件下では、810℃以上1000℃未満、更に好適な条件下では、820℃以上1000℃未満、最も好適な条件下では850℃以上1000℃となるカーボンナノチューブ含有組成物の製造も可能である。   In the present invention, the peak temperature of the highest temperature of the DTG curve of the carbon nanotube-containing composition is 790 ° C. or more and less than 1000 ° C. in thermogravimetric analysis (TG) when the temperature is raised at 10 ° C./min under an air atmosphere. Preferred conditions make it possible to produce a carbon nanotube-containing composition in which the highest peak temperature of the DTG curve is 800 ° C. or more and less than 1000 ° C. Under more suitable conditions, it is 810 ° C. or more but less than 1000 ° C. Under suitable conditions, it is also possible to produce carbon nanotube-containing compositions which have a temperature of 820 ° C. or more and less than 1000 ° C., most preferably 850 ° C. or more and 1000 ° C.

また、本発明の特長の一つとして、合成後のカーボンナノチューブ含有組成物を液相酸化処理して真空過熱乾燥することによって得られる高耐熱化したカーボンナノチューブ含有組成物の収率が75%以上の高収率で得られ、好適条件下では80%以上の収率となり、最も好適な条件下では90%以上の収率で、空気雰囲気下10℃/分で昇温した際の熱重量分析(TG)におけるDTG曲線の最も高温のピーク温度が790℃以上1000℃未満となるカーボンナノチューブ含有組成物が得られることが挙げられる。   Further, as one of the features of the present invention, the yield of the heat-resistant carbon nanotube-containing composition obtained by subjecting the synthesized carbon nanotube-containing composition to liquid phase oxidation treatment and vacuum heating and drying is 75% or more The thermogravimetric analysis when the temperature is raised at 10 ° C./min under an air atmosphere with a yield of 80% or more under suitable conditions, and a yield of 90% or more under most suitable conditions It can be mentioned that a carbon nanotube-containing composition in which the highest peak temperature of the DTG curve in (TG) is 790 ° C. or more and less than 1000 ° C. can be obtained.

以下、本実施の形態を実施例をもとにさらに具体的に説明する。なお、以下の実施例は、本実施の形態の理解を容易にするためのものであり、本実施の形態はこれらの実施例に制限されるものではない。すなわち、本実施の形態の技術思想に基づく変形、実施態様、及び他の例は、本実施の形態に含まれるものである。   Hereinafter, the present embodiment will be described more specifically based on examples. The following examples are provided to facilitate understanding of the present embodiment, and the present embodiment is not limited to these examples. That is, variations, embodiments, and other examples based on the technical idea of the present embodiment are included in the present embodiment.

[ラマン分光分析]
共鳴ラマン分光計(ホリバ ジョバンイボン製 INF−300)に粉末試料を設置し、532nmのレーザー波長を用いて測定を行った。G/D比の測定に際しては、サンプルの異なる3ヶ所について分析を行い、その相加平均を求めた。
[Raman spectroscopy]
The powder sample was placed in a resonance Raman spectrometer (INF-300 manufactured by Horiba Jovan Yvon), and measurement was performed using a laser wavelength of 532 nm. At the time of measurement of the G / D ratio, analysis was performed on three different places of the sample, and the arithmetic mean was determined.

[熱重量分析]
約1mgの試料を示差熱分析装置(島津製作所製 DTG−60)に設置し、空気中、10℃/分の昇温速度にて室温から950℃まで昇温した。そのときのTGA曲線の微分曲線(DTG)から重量減少のピーク温度を読みとった。
[Thermogravimetric analysis]
About 1 mg of a sample was placed in a differential thermal analyzer (DTG-60 manufactured by Shimadzu Corporation), and the temperature was raised from room temperature to 950 ° C. at a heating rate of 10 ° C./minute in air. The peak temperature of weight loss was read from the derivative curve (DTG) of the TGA curve at that time.

[高分解能透過型電子顕微鏡写真]
カーボンナノチューブ含有組成物1mgをエタノール1mLに入れて、約15分間超音波バスを用いて分散処理を行った。分散した試料をグリッド上に数滴滴下し、乾燥させた。このように試料の塗布されたグリッドを透過型電子顕微鏡(日本電子社製 JEM−2100)に設置し、測定を行った。測定倍率は30万倍、加速電圧は120kVとした。
[High-resolution transmission electron micrograph]
One mg of the carbon nanotube-containing composition was placed in 1 mL of ethanol, and dispersion treatment was performed using an ultrasonic bath for about 15 minutes. Several drops of the dispersed sample were dropped on the grid and dried. The grid on which the sample was applied in this manner was placed on a transmission electron microscope (JEM-2100, manufactured by JEOL Ltd.) to perform measurement. The measurement magnification was 300,000 times and the acceleration voltage was 120 kV.

<カーボンナノチューブ含有組成物の合成参考例>
図1に示す縦型の製造装置を使用して、カーボンナノチューブ含有組成物を製造した。
Reference Example of Synthesis of Carbon Nanotube-Containing Composition
A carbon nanotube-containing composition was manufactured using the vertical manufacturing apparatus shown in FIG.

図1に示す合成装置は、カーボンナノチューブ含有組成物を合成する反応容器となる縦型反応管22、縦型反応管22の外周に設けられ、縦型反応管22内を加熱する加熱炉21、縦型反応管22内に触媒炭素源溶液を霧状に噴出する液体噴霧ノズル19、液体噴霧用キャリアガス流量計14、液体噴霧用キャリアガスをためておくタンク16、キャリアガス導入口18、キャリアガスの流量を調整するキャリアガス流量計15、キャリアガスをためておくタンク17、縦型反応管22内に触媒炭素源溶液を導入する送液ポンプ13、および合成されたカーボンナノチューブ含有組成物を回収する回収ボックス24内に設置された回収フィルター25によって構成される。また、縦型反応管は20と23のフランジによって接続部からガスが漏れないように接続されている。   The synthesis apparatus shown in FIG. 1 includes a vertical reaction tube 22 as a reaction vessel for synthesizing a carbon nanotube-containing composition, and a heating furnace 21 provided on the outer periphery of the vertical reaction tube 22 to heat the inside of the vertical reaction tube 22; Liquid spray nozzle 19 for spouting catalytic carbon source solution in the form of mist into vertical reaction tube 22, carrier gas flow meter 14 for liquid spray, tank 16 for storing carrier gas for liquid spray, carrier gas inlet 18 and carrier 18 The carrier gas flow meter 15 for adjusting the flow rate of gas, the tank 17 for storing the carrier gas, the liquid feed pump 13 for introducing the catalyst carbon source solution into the vertical reaction tube 22, and the synthesized carbon nanotube-containing composition It is comprised by the collection | recovery filter 25 installed in the collection | recovery box 24 to collect | recover. Also, the vertical reaction tubes are connected by flanges 20 and 23 so that no gas leaks from the connection.

シリンジ11には、炭素源として、常温常圧で液体状態の芳香族化合物と有機遷移金属化合物であるフェロセンと有機硫黄化合物であるチオフェンを混合した触媒炭素源溶液12が貯留されていて、送液ポンプ13にて導入量を調整できる。   The syringe 11 stores a catalyst carbon source solution 12 in which an aromatic compound in a liquid state at normal temperature and pressure and ferrocene which is an organic transition metal compound and thiophene which is an organic sulfur compound are mixed as a carbon source. The introduction amount can be adjusted by the pump 13.

また、上記触媒炭素源溶液は、液体噴霧ノズル18から噴霧することによって縦型反応管22内に導入され、過熱炉21に囲まれた縦型反応管22中で気相流動CVD法を行なうことによって、カーボンナノチューブ含有組成物を合成した。得られたカーボンナノチューブ含有組成物はフィルター25によって回収した。フィルター25によってカーボンナノチューブが除去されたキャリアガスは、26の排気口から系外へ排出される。   Further, the catalyst carbon source solution is introduced into the vertical reaction tube 22 by spraying from the liquid spray nozzle 18, and the vapor phase fluid CVD method is performed in the vertical reaction tube 22 surrounded by the superheating furnace 21. Synthesized a carbon nanotube-containing composition. The obtained carbon nanotube-containing composition was recovered by the filter 25. The carrier gas from which the carbon nanotubes have been removed by the filter 25 is exhausted out of the system from the exhaust port 26.

[実施例1]
カーボンナノチューブ含有組成物の合成参考例で回収したカーボンナノチューブ含有組成物を透過電子顕微鏡で観察したところ、2層カーボンナノチューブの比率は55%で、単層カーボンナノチューブの比率は40%、3層カーボンナノチューブの比率は5%であった。
Example 1
Synthesis of carbon nanotube-containing composition The carbon nanotube-containing composition recovered in the reference example is observed with a transmission electron microscope. The proportion of nanotubes was 5%.

このカーボンナノチューブ含有組成物を、60重量%硝酸中で、還流温度121℃、2時間撹拌しながら液相酸化することにより、精製されたカーボンナノチューブ含有組成物を得た。精製されたカーボンナノチューブ含有組成物を150℃、6.7E−02Paの減圧下で真空加熱乾燥熱することによって得られたカーボンナノチューブ含有組成物の重量減少率は100%であり、DTG曲線の最も高温側のピーク温度は880℃であった。熱重量分析の結果を図2に示す。また、真空加熱乾燥後のカーボンナノチューブ含有組成物を透過電子顕微鏡で観察したところ、カーボンナノチューブ含有組成物の総数比率は、単層37%、2層55%、3層8%であった。また、ラマンG/D比は124であった。   The carbon nanotube-containing composition was subjected to liquid phase oxidation while being stirred in a 60 wt% nitric acid at a reflux temperature of 121 ° C. for 2 hours to obtain a purified carbon nanotube-containing composition. The weight loss of the carbon nanotube-containing composition obtained by heating and heating the purified carbon nanotube-containing composition under vacuum at 150 ° C. under a reduced pressure of 6.7 E-02 Pa is 100%, and most of the DTG curves The peak temperature on the high temperature side was 880 ° C. The results of thermogravimetric analysis are shown in FIG. Moreover, when the carbon nanotube-containing composition after vacuum heating and drying was observed with a transmission electron microscope, the total number ratio of the carbon nanotube-containing composition was 37% single layer, 55% two layers, and 8% three layers. Also, the Raman G / D ratio was 124.

[実施例2]
真空加熱乾燥の温度を120℃にした以外は実施例1と同じ操作を行なった。熱重量分析を行った結果を図2に示す。DTG曲線のもっとも高温側のピーク温度は799℃であった。真空加熱乾燥後のカーボンナノチューブ含有組成物を透過電子顕微鏡で観察したところ、カーボンナノチューブ含有組成物の総数比率は実施例1と同じであった。また、ラマンG/D比は124であった。
Example 2
The same operation as in Example 1 was performed except that the temperature of vacuum heating and drying was 120 ° C. The results of thermogravimetric analysis are shown in FIG. The peak temperature on the highest temperature side of the DTG curve was 799 ° C. When the carbon nanotube-containing composition after vacuum heating and drying was observed with a transmission electron microscope, the total number ratio of the carbon nanotube-containing composition was the same as in Example 1. Also, the Raman G / D ratio was 124.

[実施例3]
液相酸化処理に使う硝酸の濃度を15重量%とし、液相酸化処理時間を109℃で6時間とした以外は実施例1と同じ操作をした。DTG曲線のもっとも高温側のピーク温度は853℃となった。ラマンG/D比は96であった。
[Example 3]
The same operation as in Example 1 was carried out except that the concentration of nitric acid used for liquid phase oxidation treatment was 15% by weight, and the liquid phase oxidation treatment time was 6 hours at 109 ° C. The peak temperature on the highest temperature side of the DTG curve was 853 ° C. The Raman G / D ratio was 96.

[比較例1]
真空加熱乾燥ではなく、120℃で15時間、大気圧下で加熱乾燥を行なった以外は実施例1と同じ操作を行なった。熱重量分析を行った結果を図2に示す。DTG曲線のもっとも高温側のピーク温度は765℃となり、実施例よりも温度が低く、耐熱性の高いカーボンナノチューブ含有組成物の製造には真空加熱乾燥が必要であることがわかる。ラマンG/D比は124であった。
Comparative Example 1
The same operation as in Example 1 was performed except that heating and drying were not performed by vacuum heating and drying at 120 ° C. for 15 hours under atmospheric pressure. The results of thermogravimetric analysis are shown in FIG. The peak temperature on the highest temperature side of the DTG curve is 765 ° C., which indicates that the temperature is lower than in the example, and vacuum heat drying is necessary for the production of a carbon nanotube-containing composition having high heat resistance. The Raman G / D ratio was 124.

本発明に係るカーボンナノチューブ含有組成物の製造方法によれば、高効率で簡便に、純度が高く、且つ導電性が高く、更に耐熱性も高いカーボンナノチューブ含有組成物を製造することが可能となる。   According to the method for producing a carbon nanotube-containing composition according to the present invention, it is possible to produce a carbon nanotube-containing composition with high efficiency and simply, high purity, high conductivity, and high heat resistance. .

11 シリンジ
12 触媒炭素源溶液
13 送液ポンプ
14 液体噴霧用キャリアガス流量計
15 キャリアガス流量計
16、17 ボンベ
18 キャリアガス導入口
19 液体噴霧ノズル
20 フランジ
21 加熱炉
22 縦型反応管
23 フランジ
24 回収ボックス
25 回収フィルター
26 排気口
11 Syringe 12 Catalyst Carbon Source Solution 13 Delivery Pump 14 Carrier Gas Flowmeter for Liquid Spraying 15 Carrier Gas Flowmeter 16, 17 Cylinder 18 Carrier Gas Inlet Port 19 Liquid Spraying Nozzle 20 Flange 21 Heating Furnace 22 Vertical Reaction Tube 23 Flange 24 Collection box 25 Collection filter 26 Exhaust port

Claims (5)

2層カーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ含有組成物を、液相酸化処理後に、90℃以上から200℃未満の範囲で真空加熱乾燥することによって、DTG曲線のピーク温度が790℃以上1000℃未満となるカーボンナノチューブ含有組成物の製造方法。 The peak temperature of the DTG curve becomes 790 ° C. or more and less than 1000 ° C. by vacuum heating and drying the carbon nanotube-containing composition including the double-walled carbon nanotube in the range of 90 ° C. or more and less than 200 ° C. after liquid phase oxidation treatment Method for producing a carbon nanotube-containing composition. 液相酸化処理前のカーボンナノチューブ含有組成物の2層カーボンナノチューブの比率が50%以上であることを特徴とする請求項1に記載のカーボンナノチューブ含有組成物の製造方法。 The method for producing a carbon nanotube-containing composition according to claim 1, wherein the ratio of double-walled carbon nanotubes in the carbon nanotube-containing composition before the liquid phase oxidation treatment is 50% or more. 液相酸化処理後のカーボンナノチューブ含有組成物の2層カーボンナノチューブの比率が50%以上であることを特徴とする請求項1または2に記載のカーボンナノチューブ含有組成物の製造方法。 The method for producing a carbon nanotube-containing composition according to claim 1 or 2, wherein the ratio of double-walled carbon nanotubes in the carbon nanotube-containing composition after the liquid phase oxidation treatment is 50% or more. 液相酸化処理の液相が硝酸であることを特徴とする請求項1から3に記載のカーボンナノチューブ含有組成物の製造方法。 The method for producing a carbon nanotube-containing composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the liquid phase of the liquid phase oxidation treatment is nitric acid. 真空乾燥の真空度が760mmHg未満0.00001mmHg以上であることを特徴とする請求項1から4に記載のカーボンナノチューブ含有組成物の製造方法。
The method for producing a carbon nanotube-containing composition according to any one of claims 1 to 4, wherein a vacuum degree of vacuum drying is less than 760 mmHg and equal to or more than 0.00001 mmHg.
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