JP2020196639A - 金属型カーボンナノチューブと半導体型カーボンナノチューブとの分離および精製方法 - Google Patents
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Description
単層カーボンナノチューブと、デオキシコール酸ナトリウム、n−オクチル−β−D−グルコピラノシド、n−ドデシル−β−D−マルトピラノシドおよびトリトンXよりなる群から選択される第1の分子またはコール酸ナトリウム、キチナーゼ、リゾチームおよびリパーゼよりなる群から選択される第2の分子と、水と、を含む水性分散液を、1〜20重量/容量%の第1の分子または第2の分子と水とを含む分散媒を充填した第1の容器内で、前記分散媒の水面上に載置し、静置して、浮上層、分散媒層および沈降層に分離する工程;
前記浮上層を抜き取り、第2の容器に移し、前記沈降層を抜き取り第3の容器に移す工程;および、
前記水性分散液が第1の分子を含むとき、前記浮上層を収容する第2の容器内で第1の分子を除去して、半導体型カーボンナノチューブを得る工程;または、
前記水性分散液が第2の分子を含むとき、前記沈降層を収容する第3の容器内で第2の分子を除去して、金属型カーボンナノチューブを得る工程
を含む、分離方法を提供する。
分離工程の繰り返し回数が3回の場合を例にすると、1回目の分離工程において、第1の分子または第2の分子の濃度を12〜20重量/容量%として静置し、浮上層、分散媒層および沈降層に分離後、2回目の分離工程において、分散媒を7〜13重量/容量%の新たな分散媒と置換し、浮上層と沈降層を分離し、3回目の分離工程において、分散媒を1〜18重量/容量%の新たな分散媒と置換して、浮上層と沈降層を分離し、その後、浮上層を第2の容器に移し、沈降層を第3の容器に移す。
(単層カーボンナノチューブの水性分散液の調製)
単層カーボンナノチューブ(「Tuball」(商品名)、OCSiAL社製)を準備した。このCNTは半導体型CNT及び金属型CNTを含有し、両者の含有割合は、重量比で約5/3である。
水100mLに対して、0.05gの単層カーボンナノチューブと、0.25gのデオキシコール酸ナトリウム(関東化学社製)とを添加した混合物を調製した。この混合物を高圧ホモゲナイザー(型番ナノベーターNanoVater、吉田機械興業社製)に投入し、均質化したCNTの水性分散液(CNT水分散液)を調製した。
250mLのメスシリンダー(直径4cm)に、15重量/容量%のデオキシコール酸ナトリウム(関東化学社製)を水に溶かして調製した分散媒を180ml充填した。
分散媒を撹拌しないように、先に調製したCNT水分散液を分散媒の水面上に載置し、アルミホイルで開口に蓋をして、室温で24時間静置した。右から左に向かって、時系列で並べた、液−液分離の過程を図2に示す。一番右側のメスシリンダーは、水性分散液を載置した直後の写真であり、分散媒は透明であり、沈降層はまだ存在しない。一番左が、水性分散液の載置から24時間後の写真であり、浮上層と沈降層とが分離されていた。
このときに形成された浮上層をデカンテーションにより取り出し、10重量/容量%のデオキシコール酸ナトリウムの水性分散媒の水面上に載置し、24時間静置後、浮上層を得た。
同様にして、このときに形成された浮上層を、5重量/容量%のデオキシコール酸ナトリウムの水性分散媒の水面上に載置し、24時間静置後、浮上層を得た。
この実施例では、浮上層を取り出してから新たな水性分散媒に投入したが、浮上層、分散媒層および沈降層の3層の状態で、浮上層と沈降層とが混和しないように分散媒層のみを交換する手法を用いることができる。
また、沈降層は、別途、CNT水性分散液の調製工程にリサイクルする。
3度の液−液分離工程を経て得られた浮上層には半導体型CNTとデオキシコール酸ナトリウムとが混在しているため、デオキシコール酸ナトリウムを除去して、半導体型CNTを精製する。
実施例1において、デオキシコール酸ナトリウムの代わりに、n−オクチル−β−D−グルコピラノシド、n−ドデシル−β−D−マルトピラノシドまたはトリトンXを用いる以外は、実施例1と同様にして、半導体型CNTの分離を行った。
(単層カーボンナノチューブの水性分散液の調製)
単層カーボンナノチューブ(「Tuball」(商品名)、OCSiAL社製)を準備した。このCNTは半導体型CNT及び金属型CNTを含有し、両者の含有割合は、重量比で約5/3である。
水100mLに対して、0.05gの単層カーボンナノチューブと、0.25gのデオキシコール酸ナトリウム(関東化学社製)とを添加した混合物を調製した。この混合物を高圧ホモゲナイザー(型番ナノベーターNanoVater、吉田機械興業社製)に投入し、均質化したCNTの水性分散液(CNT水分散液)を調製した。
250mLのメスシリンダー(直径4cm)に、15重量/容量%のコール酸ナトリウム(関東化学社製)を水に溶かして調製した水性分散媒を180ml充填した。
分散媒を撹拌しないように、先に調製したCNT水性分散液を分散媒の水面上に載置し、アルミホイルで開口に蓋をして、室温で24時間静置した。水性分散液の載置から24時間後、浮上層と沈降層とが分離されていた。
このときに形成された沈降層を取り出し、10重量/容量%のコール酸ナトリウムの水性分散媒の水面上に載置し、24時間静置後、沈降層を得た。
同様にして、このときに形成された沈降層を、5重量/容量%のコール酸ナトリウムの水性分散媒の水面上に載置し、24時間静置後、沈降層を得た。
この実施例では、沈降層を取り出してから新たな分散媒に投入したが、浮上層、分散媒層および沈降層の3層の状態で、浮上層と沈降層とが混和しないように分散媒層のみを交換する手法を用いることができる。
また、浮上層は、別途、CNT水性分散液の調製工程にリサイクルする。
3度の液−液分離工程を経て得られた沈降層には金属型CNTとコール酸ナトリウムと混在しているため、コール酸ナトリウムを除去して、金属型CNTを精製する。
実施例5において、コール酸ナトリウムの代わりに、キチナーゼ、リゾチームまたはリパーゼを用いる以外は、実施例5と同様にして、金属型CNTの分離を行った。
2…CNT水分散液、
21…浮上層、
211…浮上層の上部、
212…浮上層の下部。
22…分散媒層
23…沈降層、
Claims (4)
- カーボンナノチューブ混合物からの半導体型カーボンナノチューブと金属型カーボンナノチューブとの分離精製方法であって、
単層カーボンナノチューブと、デオキシコール酸ナトリウム、n−オクチル−β−D−グルコピラノシド、n−ドデシル−β−D−マルトピラノシドおよびトリトンXよりなる群から選択される第1の分子またはコール酸ナトリウム、キチナーゼ、リゾチームおよびリパーゼよりなる群から選択される第2の分子と、水と、を含む水性分散液を、1〜20重量/容量%の第1の分子または第2の分子と水とを含む分散媒を充填した第1の容器内で、前記分散媒の水面上に載置し、静置して、浮上層、分散媒層および沈降層に分離する工程;
前記浮上層を抜き取り、第2の容器に移し、前記沈降層を抜き取り第3の容器に移す工程;および、
前記水性分散液が第1の分子を含むとき、前記浮上層を収容する第2の容器内で第1の分子を除去して、半導体型カーボンナノチューブを得る工程;または、
前記水性分散液が第2の分子を含むとき、前記沈降層を収容する第3の容器内で第2の分子を除去して、金属型カーボンナノチューブを得る工程
を含む、方法。 - 前記分散液中、単層カーボンナノチューブの含有量は0.01〜0.10重量%であり、第1の分子または第2の分子の含有量は、単層カーボンナノチューブの含有量の3〜8倍である、請求項1に記載の方法。
- 前記分離工程において、第1の分子または第2の分子の濃度を12〜20重量/容量%として静置し、浮上層、分散媒層および沈降層に分離後、分散媒を7〜13重量/容量%の新たな分散媒と置換し、浮上層と沈降層を分離し、再度、分散媒を1〜18重量/容量%の新たな分散媒と置換して、浮上層と沈降層を分離し、その後、浮上層を第2の容器に移し、沈降層を第3の容器に移す、請求項1または2に記載の方法。
- 第1の分子および第2の分子の双方を用いる、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
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---|---|---|---|---|
JP2008266112A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-11-06 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 遠心分離機を用いた金属性cnt半導体性cntの直接分離方法 |
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ADVANCED MATERIALS, vol. 26, JPN6020022865, 2014, pages 2800 - 2804, ISSN: 0004295933 * |
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, vol. 135, JPN6020022863, 2013, pages 6822 - 6825, ISSN: 0004295932 * |
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