JP3073986B1 - Fullerene manufacturing equipment - Google Patents
Fullerene manufacturing equipmentInfo
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Abstract
【要約】
【課題】フラーレン製造に係る収率の向上とコストの削
減を図る。
【解決手段】フラーレン類を生成する生成部1を備え、
この生成部1を、内部にガスを導入し得るように構成さ
れたチャンバ11と、このチャンバ11内においてアー
ク放電を生起すべく放電隙間dを介して対向配置された
一対の電極12、13と、一方の電極12内に設けられ
一端を放電隙間dに臨む位置に開口させるとともに内部
に流通ガスを膨脹させるノズル部12dを有した排気系
路18とを備えたものとし、ガスg1を放電隙間dに供
給してアークガスとして機能させ、その放電隙間dにお
いて炭素を蒸発させた後、その炭素蒸気g2を一方の電
極12内に設けた排気系路18に取り込んでノズル部1
2dで膨脹させることにより自冷させ、フラーレンガス
g3として排気するように構成した。An object of the present invention is to improve the yield and cost of producing fullerenes. A generating unit (1) for generating fullerenes is provided.
The generating unit 1 includes a chamber 11 configured to introduce a gas therein, and a pair of electrodes 12 and 13 opposed to each other via a discharge gap d to generate an arc discharge in the chamber 11. An exhaust passage 18 having a nozzle portion 12d provided inside the one electrode 12 and having one end open to a position facing the discharge gap d and having a nozzle portion 12d for expanding a flowing gas therein. d to make it function as an arc gas and evaporate carbon in the discharge gap d. Then, the carbon vapor g2 is taken into an exhaust system 18 provided in one electrode 12 and
It was configured to self-cool by being expanded by 2d and exhausted as fullerene gas g3.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、フラーレン、内包
フラーレン(以下、フラーレン類と称する)の製造に適
したフラーレン類の製造装置に関するものである。The present invention relates to an apparatus for producing fullerenes suitable for producing fullerenes and endohedral fullerenes (hereinafter referred to as fullerenes).
【0002】[0002]
【従来の技術】フラーレン類は、C60、C70等の高炭素
数の炭素同素体である。C60は切頭20面体のサッカー
ボール状の格子構造を有するものであり、それよりも高
次のフラーレン類は球状ではないが、中空構造を有して
いる。2. Description of the Related Art Fullerenes are carbon allotropes having a high carbon number such as C60 and C70. C60 has a truncated icosahedral soccer ball-like lattice structure, and higher fullerenes are not spherical but have a hollow structure.
【0003】このようなフラーレン類は、炭素を蒸発さ
せ、しかる後冷却することによって人工的に製造するこ
とができることが明らかにされており、その大量生成、
精製の研究も盛んに行われている。[0003] It has been shown that such fullerenes can be artificially produced by evaporating carbon and then cooling it.
Research on purification is also actively pursued.
【0004】具体的な精製装置の一つとしては、フラー
レンガスが上流側から下流側に向かって順次に配置した
複数段のゾーンを通過するように構成し、各ゾーンに冷
却部を設け、且つ逐次各ゾーンに入る前に炭素蒸気をヒ
ータにより加熱するように構成して、初段のゾーンにフ
ラーレン原料を加熱、蒸発させて導入することによりそ
の冷却部で所定成分を捕獲し、残りを次段のゾーンに前
記よりは低温に加熱、蒸発させて導入することによりそ
の冷却部で前記とは異なる所定成分を捕獲するという具
合に、各段のゾーンにそれぞれ固有の成分を分離精製し
て取り出すことができるようにしている。[0004] One of the specific refining apparatuses is configured so that fullerene gas passes through a plurality of zones arranged sequentially from the upstream side to the downstream side, and a cooling unit is provided in each zone. Before entering each zone sequentially, the carbon vapor is heated by a heater, and the fullerene raw material is heated, evaporated and introduced into the first zone, whereby a predetermined component is captured in the cooling section, and the remainder is transferred to the next stage. By heating and evaporating to a lower temperature than the above-mentioned zone and introducing it by evaporating, a specific component different from the above-mentioned component is captured in the cooling unit. I can do it.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】したがって、上述した
従来のものには、次のような解決すべき課題がある。Therefore, the above-described conventional device has the following problems to be solved.
【0006】すなわち、従来の精製装置では、冷却によ
り一旦生成したすす状のフラーレン原料を、再び各ゾー
ンごとに加熱、蒸発した上で冷却部において冷却、析出
させている。このため、初段においてフラーレン原料の
昇華温度、例えば500〜600°C程度にまでフラー
レン原料を加熱する加熱機構が必要となり、次段以降も
これに準じた加熱機構が必要となって、装置が大掛かり
なものになるという欠点がある。That is, in the conventional refining apparatus, the soot-like fullerene raw material once generated by cooling is heated and evaporated again in each zone, and then cooled and precipitated in the cooling section. For this reason, a heating mechanism for heating the fullerene raw material to the sublimation temperature of the fullerene raw material, for example, about 500 to 600 ° C. is required in the first stage, and a heating mechanism corresponding thereto is required in the subsequent stages, and the apparatus is large-scale. There is a disadvantage that it becomes a thing.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明は、次のような構成を採用したものであ
る。In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.
【0008】すなわち、本発明は、生成したフラーレン
類を効率良く精製するために、精製部が、上流側から下
流側に向かって順次低くなる温度勾配をつけた複数段の
冷却ゾーンを備えるとともに、各冷却ゾーンにそれぞれ
捕捉板を配置し、且つ各冷却ゾーン間にノズル部を設け
たものであり、フラーレンガスが上流側から下流側に向
かって各冷却ゾーンを通過する間に、フラーレンガスを
順次冷却し、各々の冷却ゾーンの捕捉板に対応する昇華
温度を有するフラーレン類の成分を分離して精製するよ
うに構成しているものである。That is, according to the present invention, in order to efficiently purify the generated fullerenes, the purifying section is provided with a plurality of cooling zones having a temperature gradient gradually decreasing from the upstream side to the downstream side, A catch plate is arranged in each cooling zone, and a nozzle portion is provided between each cooling zone.While the fullerene gas passes through each cooling zone from the upstream side to the downstream side, the fullerene gas is sequentially supplied. It is configured to cool and separate and purify components of fullerenes having a sublimation temperature corresponding to the trap plate in each cooling zone.
【0009】このような構成からなる精製部にフラーレ
ンガスを導入すると、フラーレンガスは各冷却ゾーン間
のノズル部を通過するときに断熱膨脹により冷却される
と共に、加速されて次段の冷却ゾーンの捕捉板に衝突す
る。このとき、捕捉板の温度がフラーレン類の成分の昇
華点よりも低いとその成分は昇華して捕捉板に付着する
が、捕捉板の温度がフラーレン類の成分の昇華点以上で
あると、その成分はガス状又は再蒸発して通り抜け、下
流に位置している当該昇華点よりも低い温度の捕捉板で
昇華し、再蒸発することなく捕捉板に付着して捕捉され
る。したがって、本発明によれば、各捕捉板ごとに固有
の成分のみを分離して取り出すことができる。しかも、
各冷却ゾーンの温度勾配に沿ってその間に形成したノズ
ル部によりガスを冷却することができるので、簡素な構
成で、各冷却ゾーンにおいて期待される成分の析出を効
果的に行わせることができる。When fullerene gas is introduced into the refining section having such a configuration, the fullerene gas is cooled by adiabatic expansion when passing through the nozzle section between the cooling zones, and is accelerated to accelerate the next cooling zone. Collision with capture plate. At this time, if the temperature of the capturing plate is lower than the sublimation point of the component of the fullerenes, the component sublimates and adheres to the capturing plate, but if the temperature of the capturing plate is equal to or higher than the sublimation point of the component of the fullerenes, The components pass through in a gaseous or reevaporated state, sublimate on a trapping plate located at a temperature lower than the sublimation point located downstream, and adhere to and are trapped on the trapping plate without re-evaporation. Therefore, according to the present invention, it is possible to separate and take out only the components unique to each capture plate. Moreover,
Since the gas can be cooled by the nozzles formed between the cooling zones along the temperature gradients, the expected components can be effectively deposited in each cooling zone with a simple configuration.
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図1〜図3を参
照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0011】この実施例に係るフラーレンの製造装置
は、図1に示すように、フラーレン類を生成する生成部
1と、フラーレン類を昇華温度の異なる成分ごとに分離
して精製する精製部2とを具備してなるものである。As shown in FIG. 1, the apparatus for producing fullerenes according to this embodiment includes a generating section 1 for producing fullerenes, and a purifying section 2 for separating and purifying fullerenes for components having different sublimation temperatures. It is provided with.
【0012】具体的に説明すると、生成部1は、図1及
び図2に示すように、真空容器たるチャンバ11内に一
対の電極12、13を配置し、一方の電極12に排気系
路18が構成されている。チャンバ11は、密閉性のも
ので、中央部に設定したアーク放電領域Sを包囲する位
置に断熱材14を配置しており、そのアーク放電領域S
にガスを導入するために一部にガス導入系15を接続し
ている。陰極側の電極12は、先端12a側がグラファ
イト素材、基端12b側が銅電極素材からなるもので、
前記チャンバを1貫通して先端12aを前記アーク放電
領域Sに位置づけている。この電極12は、軸心位置に
前記排気系路18の構成要素として、先端12aに開口
する縦孔12cを形成し、その縦孔12cの先端と基端
の径が異ならせてあり、その途中に基端側に向けて末広
に拡径するノズル部12dを形成したもので、そのノズ
ル部12dよりも基端側の縦孔12c内にチャンバ11
外から排気管16が接続してある。一方、陽極側の電極
13は、同じく先端13a側がグラファイト素材、基端
13b側が銅電極素材からなるもので、前記チャンバ1
1を貫通して先端13aを前記アーク放電領域Sにおけ
る前記陰極側の電極の先端12aと所定放電隙間dを介
して対向する位置に位置づけており、放電を安定させる
ために先端13aに前記縦孔12aの先端側の径と略同
径の縦孔13cが穿孔されている。チャンバ11は、電
極12、13の何れに対しても、その貫通部を冷却機構
11xによって水冷できる構造になっているが、特に陽
極側の電極13はその貫通部を摺動しながら図中矢印X
で示すように軸心方向に進退可能とされていて、アーク
放電により先端13aが消費されても、全体を逐次チャ
ンバ11内に挿入することによって陰極側の電極12の
先端12aとの間のアーク放電隙間dを一定に保ことが
できるようにされている。そしてこの実施例では、上記
両電極12、13に直流電源17を接続して、アーク放
電隙間Sの温度が炭素が蒸発する温度、例えば4000
°C〜6000°C程度となるように通電するようにし
ている。直流アークの場合、電圧は20〜30Vとし、
電流は電極直径が10mmの場合で100A以上を流
す。More specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the generating unit 1 arranges a pair of electrodes 12 and 13 in a chamber 11 which is a vacuum vessel, Is configured. The chamber 11 is airtight, and a heat insulating material 14 is arranged at a position surrounding the arc discharge region S set at the center.
A gas introduction system 15 is connected to part of the gas introduction system. The electrode 12 on the cathode side is made of a graphite material on the tip 12a side and a copper electrode material on the base end 12b side,
The tip 12a penetrates through the chamber one time and is positioned in the arc discharge region S. The electrode 12 has a vertical hole 12c opening at a distal end 12a as a component of the exhaust passage 18 at an axial center position, and the diameter of the vertical hole 12c is different from the diameter of the distal end and the proximal end thereof. The nozzle portion 12d is formed so that the diameter of the nozzle portion 12d widens toward the base end side. The chamber 11 is formed in a vertical hole 12c closer to the base end side than the nozzle portion 12d.
An exhaust pipe 16 is connected from outside. On the other hand, the electrode 13 on the anode side is made of a graphite material on the tip 13a side and a copper electrode material on the base end 13b.
1 is positioned at a position opposite to the tip 12a of the electrode on the cathode side in the arc discharge region S via a predetermined discharge gap d, and the vertical hole is formed in the tip 13a to stabilize the discharge. A vertical hole 13c having substantially the same diameter as the diameter of the tip side of 12a is formed. The chamber 11 has a structure in which the cooling portion 11x can cool the through portion of any of the electrodes 12 and 13 with water. X
Even if the tip 13a is consumed by the arc discharge as shown by, even if the tip 13a is consumed by arc discharge, the arc between the tip 12a of the electrode 12 on the cathode side is inserted by sequentially inserting the whole into the chamber 11. The discharge gap d can be kept constant. In this embodiment, a DC power supply 17 is connected to the electrodes 12 and 13 so that the temperature of the arc discharge gap S is equal to the temperature at which carbon evaporates, for example, 4000.
Electricity is supplied so as to be about 6000C. In the case of a DC arc, the voltage is 20 to 30 V,
A current of 100 A or more flows when the electrode diameter is 10 mm.
【0013】つまり、この生成部1は、前記ガス導入系
15よりHe等のガスg1をチャンバ内に導入し、この
ガスg1を前記放電隙間dに供給してアークガスとして
機能させ、その放電隙間dにおいて図2に示すように陽
極側の電極13を構成しているグラファイトを先端13
a側から蒸発させた後、その炭素蒸気g2をガスの流れ
により一方の電極12の中央に開口させた排気系路18
の縦孔12c内に取り込む。そして、ノズル部12dで
断熱膨脹させることによって自冷させ、フラーレンガス
g3(フラーレンを含むガス)として排気するようにし
ているものである。ガスg1はヘリウム以外にアルゴン
等も使用可能である。That is, the generator 1 introduces a gas g1 such as He from the gas introduction system 15 into the chamber, and supplies the gas g1 to the discharge gap d to function as an arc gas. As shown in FIG. 2, the graphite constituting the anode 13
After evaporating from the side a, the carbon vapor g2 is opened at the center of one of the electrodes 12 by the gas flow.
Into the vertical hole 12c. The nozzle 12d is adiabatically expanded and self-cooled, and exhausted as fullerene gas g3 (gas containing fullerene). As the gas g1, argon and the like can be used in addition to helium.
【0014】一方、精製部2は、前記生成部1に接続し
た排気管16の下流側に配置されているもので、図3に
示すように、円筒状のケース21と、このケース21の
軸心位置に挿入した水冷パイプ22と、この水冷パイプ
22に取り付けて前記ケース21内に収容され該ケース
21の長手方向の間欠位置を閉塞する複数枚の円盤状を
なす捕捉板23と、ケース21内の空間の一端側と他端
側とが千鳥状に連続するように各捕捉板23の一部を切
り欠くか又は図のように折曲部23aを形成して対向す
るケース21の内面との間に形成されたノズル部24と
を具備してなるもので、隣接する一対の捕捉板23間の
間隙をそれぞれ冷却ゾーンZとなしている。そして、フ
ラーレンガスg3が上流側から下流側に向かって各冷却
ゾーンZを通過する間に、各々の冷却ゾーンZの捕捉板
23に対応する昇華温度を有するフラーレン類の成分を
分離して精製するように、同方向に向かって一定の温度
勾配が構成してある。そして、このケース21の下流端
をメカニカルブースタポンプ25a及びロータリポンプ
25bからなる排気手段25に接続している。On the other hand, the purifying section 2 is disposed downstream of the exhaust pipe 16 connected to the generating section 1, and has a cylindrical case 21 and an axis of the case 21 as shown in FIG. A water cooling pipe 22 inserted at the center position, a plurality of disc-shaped capturing plates 23 attached to the water cooling pipe 22 and housed in the case 21 to close an intermittent position in the longitudinal direction of the case 21; A part of each catching plate 23 is cut out so that one end side and the other end side of the inner space are connected in a staggered manner, or a bent portion 23a is formed as shown in the figure, and the inner surface of the case 21 facing the inner surface. And a gap between the pair of adjacent capture plates 23 is defined as a cooling zone Z. Then, while the fullerene gas g3 passes through each cooling zone Z from the upstream side to the downstream side, components of the fullerenes having a sublimation temperature corresponding to the trapping plate 23 of each cooling zone Z are separated and purified. Thus, a constant temperature gradient is formed in the same direction. The downstream end of the case 21 is connected to an exhaust unit 25 including a mechanical booster pump 25a and a rotary pump 25b.
【0015】つまり、この実施例におけるフラーレンの
製造装置は、生成部1において生成されたフラーレンガ
スg3を相状態を変化させることなく排気管16を介し
て精製部2に導き、この精製部2で連続的にフラーレン
類の生成を行い得るようにしているものである。なお、
生成部1で発生するフラーレンガスg3は600°C程
度であり、この温度を保ってフラーレンガスg3を精製
部2に導くため、接続管16及びケース21の上流端側
の一部にはガスの温度低下を防止するためのヒータ31
が巻き付けてある。また、精製部2の終段位置には水冷
パイプ32が巻回してあり、この水冷パイプ32によっ
て終段の冷却ゾーンZの温度を室温付近、例えば30°
C程度に冷却するようにしている。冷却ゾーンZ間はこ
の間の温度勾配を等配するような温度差に設定される。
また、圧力的には、精製部2の入口圧は10Torr程
度であり、出口圧は0、1Torr程度である。That is, the apparatus for producing fullerenes in this embodiment guides the fullerene gas g3 generated in the generator 1 to the purifier 2 via the exhaust pipe 16 without changing the phase state. Fullerenes can be continuously produced. In addition,
The fullerene gas g3 generated in the generation unit 1 is about 600 ° C., and the fullerene gas g3 is guided to the purification unit 2 while maintaining this temperature. Heater 31 for preventing temperature drop
Is wrapped around. A water cooling pipe 32 is wound around the final stage of the refining unit 2, and the temperature of the final cooling zone Z is set to around room temperature, for example, 30 ° by the water cooling pipe 32.
It cools to about C. A temperature difference between the cooling zones Z is set so as to equally distribute the temperature gradient during this period.
In terms of pressure, the inlet pressure of the refining unit 2 is about 10 Torr, and the outlet pressure is about 0 and 1 Torr.
【0016】このような生成部1を備えたものであれ
ば、アーク放電によって生じた炭素蒸気は、開放された
放電隙間dにおいて周囲から中央に開口する排気系路1
8の縦孔12cに向かって流れる際に圧縮されるので、
蒸気の密度が上昇する。また、放電隙間dに常時ガスが
流れ、放電面が清浄に保たれるため、放電の安定化も期
待することができる。そして、そのガスg2を排気系路
18を構成する縦孔12c内のノズル部12dで断熱膨
脹により急冷する過程で、蒸気が過飽和になると共に拡
散し、ガス中においてフラーレン類の生成を効果的に促
進することができる。特に、本実施例は単に炭素蒸気g
2を口径の小さい縦孔12cに収束させるものであり、
ジェットのピンチ効果等を利用したものではないため、
炭素蒸気g2が過度に昇温することがなく、その後のノ
ズル部12dにおけるフラーレン類の生成を促すだけで
なく、下流における冷却を効果的に行ってフラーレン類
の収率の向上を図ることができる。更に、図1において
導入されるガスg1は、以降、キャリアガス、アークガ
ス及びクエンチングガスとして機能するので、これらの
ガスを別途外部から導入する場合に比べて装置の簡素
化、ガス消費量の低減によるコストダウンを図ることが
できる。If the generator 1 is provided, the carbon vapor generated by the arc discharge passes through the exhaust passage 1 opening from the periphery to the center in the open discharge gap d.
8 when it flows toward the vertical hole 12c,
The vapor density increases. Further, since the gas always flows through the discharge gap d and the discharge surface is kept clean, it is expected that the discharge is stabilized. Then, in the process of rapidly cooling the gas g2 by adiabatic expansion in the nozzle portion 12d in the vertical hole 12c constituting the exhaust system passage 18, the steam becomes supersaturated and diffuses, thereby effectively producing fullerenes in the gas. Can be promoted. In particular, the present embodiment simply uses carbon vapor g
2 is converged on the vertical hole 12c having a small diameter.
Because it does not use the pinch effect of the jet,
The temperature of the carbon vapor g2 is not excessively increased, and not only is the subsequent generation of fullerenes in the nozzle portion 12d promoted, but also the downstream cooling can be effectively performed to improve the yield of fullerenes. . Further, since the gas g1 introduced in FIG. 1 functions as a carrier gas, an arc gas and a quenching gas thereafter, the apparatus is simplified and the gas consumption is reduced as compared with a case where these gases are separately introduced from the outside. Cost can be reduced.
【0017】また、上記の構成からなる精製部2にフラ
ーレンガスg3を導入すると、フラーレンガスg3は各
冷却ゾーンZ間のノズル部24を通過するときに断熱膨
脹によって冷却されると共に、加速されて次段の冷却ゾ
ーンZの捕捉板23に衝突する。このとき、捕捉板23
の温度がフラーレン類の成分の昇華点よりも低いとその
成分は昇華して捕捉板23に付着するが、捕捉板23の
温度がフラーレン類の成分の昇華点以上であると、その
成分はガス状又は再蒸発して通り抜け、下流に位置して
いる当該昇華点よりも低い温度の捕捉板23で昇華し、
再蒸発することなくそこに付着したまま捕捉される。し
たがって、本実施例によれば、各捕捉板23ごとに固有
の成分のみを分離して取り出すことができる。具体的に
は、フラーレンの同素体としてC60、C70以外に、C7
6、C78、C82、C84、C90、C96…等があり、昇華温
度はC60が減圧下で400°C、C70は450°Cとい
う具合に、高次になるほど昇華温度が高くなる。そし
て、本実施例の精製部では図に例示するようにCz、C9
x、C8x、C7x、C70、C60、…という具合に、高次の
フラーレンから順次、各冷却ゾーンZの捕捉板23に析
出することとなる。しかも、各冷却ゾーンZの温度勾配
に沿ってその間に形成したノズル部24によりガスを冷
却することができるので、簡素な構成で、各冷却ゾーン
Zにおいて期待される成分の析出を効果的に行わせるこ
とができる。初段近くに析出するCz、及び終段近くに
析出するCyは各々フラーレンになり損なった巨大クラ
スタ、及び微細クラスタ等である。When the fullerene gas g3 is introduced into the refining section 2 having the above configuration, the fullerene gas g3 is cooled by adiabatic expansion when passing through the nozzles 24 between the cooling zones Z and accelerated. It collides with the capture plate 23 of the cooling zone Z of the next stage. At this time, the capturing plate 23
Is lower than the sublimation point of the fullerene component, the component sublimates and adheres to the capture plate 23. However, if the temperature of the capture plate 23 is equal to or higher than the sublimation point of the fullerene component, the component becomes gaseous. Pass through the shape or re-evaporation, sublimated by the capture plate 23 at a temperature lower than the sublimation point located downstream,
It is captured without adhering thereto without re-evaporation. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to separate and extract only the components unique to each capture plate 23. Specifically, in addition to C60 and C70, C7
6, C78, C82, C84, C90, C96, etc., and the sublimation temperature is 400 ° C. under reduced pressure of C60, 450 ° C. of C70, and the higher the sublimation temperature, the higher the sublimation temperature. Then, in the refining section of this embodiment, Cz, C9
x, C8x, C7x, C70, C60,... are sequentially deposited on the trapping plates 23 of each cooling zone Z in order from higher-order fullerenes. In addition, since the gas can be cooled by the nozzle portion 24 formed between the cooling zones Z along the temperature gradient, the components expected in each cooling zone Z can be effectively deposited with a simple configuration. Can be made. Cz deposited near the first stage and Cy deposited near the last stage are giant clusters, fine clusters, etc. which have become fullerenes and have failed.
【0018】更に、上記のように生成部1と精製部2と
を接続して構成すれば、生成部1において高温下に生成
されたフラーレンガスg3がそのままの形で引き続き精
製部2に送られ、冷却による精製に供されるので、途中
に無駄な冷却、加熱過程を介在させる必要がなく、空間
的、時間的、パワー的、効率的に装置全体の大巾な改善
を見込むことができる。Further, if the generator 1 and the purifier 2 are connected as described above, the fullerene gas g3 generated at a high temperature in the generator 1 is continuously sent to the purifier 2 as it is. Since it is used for purification by cooling, there is no need to intervene unnecessary cooling and heating steps in the middle, and a large improvement in the whole apparatus can be expected in terms of space, time, power and efficiency.
【0019】なお、各部の具体的な構成は、図示実施例
のものに限定されるものではない。例えば、陽極側の電
極に孔をあけて、金属棒や反応ガス(ハロゲン化物等)
を導入すれば、内包フラーレンを生成することもでき
る。また、対向電極を面にして走査することで、ナノチ
ューブを電極に垂直に成長させることも期待できる。更
に、各冷却ゾーンにスクレーバを設け、捕捉板に付着し
たフラーレン類を連続的に冷却ゾーンの下方へ収集する
ように構成することもできる。加えて、精製部は上記以
外の構成を採用することもできる。図4(a)、(b)
はその一例を模式的な平断面、縦断面として示してい
る。ケース41内は仕切り板42で複数の冷却ゾーンZ
に仕切られており、各冷却ゾーンZにはそれぞれ捕捉板
として機能するスクロール状のガイド板43が配置さ
れ、内側にガスの旋回流路44を形成しているととも
に、その旋回流路44を流れるガスが中心部に設けた円
筒部45を介して上方に抜け、これが仕切り板42の一
部に設けたノズル部46を介して次段の冷却ゾーンZの
旋回流路44に流出するようになっている。このように
すると、各冷却ゾーンZごとの冷却をより的確に行うこ
とができる。The specific configuration of each section is not limited to the illustrated embodiment. For example, a hole is made in the electrode on the anode side, and a metal rod or reactive gas
Can be included to generate endohedral fullerenes. In addition, by scanning with the opposing electrode as a surface, it is expected that the nanotubes are grown perpendicular to the electrode. Further, a scraper may be provided in each cooling zone so that fullerenes adhering to the trap plate are continuously collected below the cooling zone. In addition, the refining unit can adopt a configuration other than the above. FIG. 4 (a), (b)
Shows an example as a schematic plane cross section and a vertical cross section. The inside of the case 41 is divided into a plurality of cooling zones Z by a partition plate 42.
In each cooling zone Z, a scroll-shaped guide plate 43 functioning as a capture plate is arranged, and a gas swirling flow path 44 is formed inside, and flows through the swirling flow path 44. The gas escapes upward through the cylindrical portion 45 provided at the center, and flows out to the swirl flow path 44 of the next cooling zone Z through the nozzle portion 46 provided in a part of the partition plate 42. ing. By doing so, cooling for each cooling zone Z can be performed more accurately.
【0020】その他の具体的構成も、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲で種々変形が可能である。Other specific configurations can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の精製部を
備えたフラーレンの製造装置によれば、各冷却ゾーンご
とにフラーレン類を分離して取り出すことができ、しか
も各冷却ゾーンに沿った所定の温度勾配も捕捉板のノズ
ル部によって簡素に実現することができる。As described above, according to the apparatus for producing fullerenes provided with the refining section of the present invention, fullerenes can be separated and taken out for each cooling zone, and the fullerenes can be separated along each cooling zone. The predetermined temperature gradient can also be simply realized by the nozzle portion of the capturing plate.
【図1】本発明の一実施例を示す模式的な断面図。FIG. 1 is a schematic sectional view showing one embodiment of the present invention.
【図2】図1の生成部を拡大して示す図。FIG. 2 is an enlarged view showing a generation unit of FIG. 1;
【図3】図1の精製部を拡大して示す図。FIG. 3 is an enlarged view showing a purification unit of FIG. 1;
【図4】本発明の他の実施例を示す図3に対応した模式
的な断面図。FIG. 4 is a schematic sectional view corresponding to FIG. 3, showing another embodiment of the present invention.
1…生成部 2…精製部 11…真空容器(チャンバ) 12、13…電極 12d…ノズル部 18…排気系路 23…冷却ゾーン 24…ノズル部 g1…ガス g2…炭素蒸気 g3…フラーレンガス S…放電隙間 Z…冷却ゾーン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Generating part 2 ... Purification part 11 ... Vacuum container (chamber) 12, 13 ... Electrode 12d ... Nozzle part 18 ... Exhaust system 23 ... Cooling zone 24 ... Nozzle part g1 ... Gas g2 ... Carbon vapor g3 ... Fullerene gas S ... Discharge gap Z: cooling zone
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 31/02 101 CA(STN)Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C01B 31/02 101 CA (STN)
Claims (1)
なるフラーレン類の製造装置であって、前記精製部が、
上流側から下流側に向かって順次低くなる温度勾配をつ
けた複数段の冷却ゾーンを備えるとともに、各冷却ゾー
ンにそれぞれ捕捉板を配置し、且つ各冷却ゾーン間にノ
ズル部を設けたものであり、フラーレンガスが上流側か
ら下流側に向かって各冷却ゾーンを通過する間に、フラ
ーレンガスをノズル部で順次冷却し、各々の冷却ゾーン
の捕捉板に対応する昇華温度を有するフラーレン類の成
分を分離して精製するように構成したことを特徴とする
フラーレン類の製造装置。An apparatus for producing fullerenes comprising a purifier for purifying fullerenes, wherein the purifier comprises:
In addition to a plurality of cooling zones having a temperature gradient that gradually decreases from the upstream side to the downstream side, a catch plate is arranged in each cooling zone, and a nozzle portion is provided between each cooling zone. While the fullerene gas passes through each cooling zone from the upstream side to the downstream side, the fullerene gas is sequentially cooled by the nozzle unit, and the components of the fullerenes having a sublimation temperature corresponding to the trapping plate of each cooling zone are removed. An apparatus for producing fullerenes, wherein the apparatus is configured to be separated and purified.
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