JP3791528B2 - カーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法 - Google Patents
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斉藤弥八、坂東俊治、カーボンナノチューブの基礎、株式会社コロナ社、p17、23、47 ケミカル・フィジックス・レターズ(Chemical Physics Letters)303(1999),117-124 ケミカル・フィジックス・レターズ(Chemical Physics Letters)360(2002),229-234 マテリアル・レターズ(Materials Letters)57(2002),734-738 アプライド・フィジックス・エー(Applied Physics A)74(2002),345-348
(1)カーボンナノチューブを含有する組成物に、アルカリ性水溶液を接触させた後、カーボンナノチューブを含む成分を固液分離する工程。
(2)カーボンナノチューブを含有する組成物に、酸性水溶液を接触させた後、カーボンナノチューブを含む成分を固液分離する工程。
(3)カーボンナノチューブを含有する組成物に、大気雰囲気下、350〜500度の高温条件下で酸素を接触させる工程。
(1)の工程は、アルカリ性水溶液と接触させることで、固液分離によって主に固体担体を除去でき、耐熱性、機械的強度、導電性、に優れるカーボンナノチューブを得ることができる。
溶液を接触させた後、カーボンナノチューブを含む成分を固液分離する工程を含むことを特徴とする方法である。(1)の工程は、アルカリ性水溶液と接触させ、固液分離によって主に固体担体を除去できる。そして、前述したように、その理由は明らかではないが、耐熱性、機械的強度、導電性、に優れるカーボンナノチューブを得ることができる。(1)の工程で使用するアルカリ性水溶液の種類、アルカリ性水溶液を接触させる時間、温度、圧力などは、前述したとおりである。固液分離の方法としては、固体部分としてカーボンナノチューブを高純度に含有する組成物が得られる方法であれば特に限定されるものではなく、フィルトレーションや遠心分離などの公知の方法を用いることができる。(1)の工程は数回繰り返し行っても良い。1つ目の精製方法のより具体的な操作方法として、カーボンナノチューブを含む組成物を、pH10以上(好ましくはpH12以上、さらに好ましくはpH13以上)のアルカリ性水溶液(好ましくは水酸化ナトリウム水溶液)に投入し、アルカリ性水溶液を60〜90℃に保持した状態で、1〜10時間程度攪拌後、メンブレンフィルターを用いて吸引ろ過(固液分離)し、固体部分としてカーボンナノチューブを回収する方法を挙げることができる。このようにして回収したカーボンナノチューブは、再びアルカリ性水溶液に接触させてもよい。つまり、上記操作1回で不純物を除去してもよいし、上記操作を繰り返し行って不純物を除去してもよい。また、回収したカーボンナノチューブを精製水に接触させて攪拌した後、固液分離する作業(洗浄作業)を行い、カーボンナノチューブを洗浄してもよい。また、洗浄作業の別の方法として、フィルトレーションによってフィルター上に回収したカーボンナノチューブに、精製水を接触させ、洗浄する方法をとることもできる。
(TS−1ゼオライトへの金属塩の担持)
酢酸第一鉄(アルドリッチ社製)0.02gと酢酸コバルト4水和物(ナカライテスク)社製)0.21gとをエタノール(ナカライテスク社製)40mlに加え、超音波洗浄機で10分間懸濁した。この懸濁液に、TS−1ゼオライト(エヌイーケムキャット製、ケイ素/チタン比50)を2.0g加え、超音波洗浄機で10分間処理し、60℃の恒温下でエタノールを除去して、TS−1型ゼオライト粉末に金属塩が担持された固体触媒を得た。
(2〜5層のカーボンナノチューブを含有する組成物の合成)
内径32mmの石英管の中央部の石英ウール上に、参考例1で調整した固体触媒1.0gをとり、アルゴンガスを600cc/分で供給した。石英管を電気炉中に設置して、中心温度を800℃に加熱した(昇温時間30分)。800℃に到達した後、超高純度アセチレンガス(高圧ガス工業製)を5cc/分で30分供給した後、アセチレンガスの供給をやめ、温度を室温まで冷却し、カーボンナノチューブを含有する組成物を取り出した。
(2〜5層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
参考例2で得たカーボンナノチューブを含有する組成物を高分解能透過型電子顕微鏡で観察したところ、カーボンナノチューブはきれいなグラファイト層で構成されており、層数が2〜5層のカーボンナノチューブがほとんどであった。単層のカーボンナノチューブも観察された。カーボンナノチューブ以外の炭素不純物(フラーレン、ナノパーティクル、アモルファスカーボン等)はほとんど観察されなかった。
(2〜5層のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製)
参考例2で得たカーボンナノチューブを含有する組成物0.5gを、濃度2.5mol/リットル(pH13以上)の水酸化ナトリウム水溶液100ml中に投入後、ウォーターバスにて80℃に保持しながら5時間撹拌した。その後、孔径10μmのメンブレンフィルターを用いて吸引ろ過し固液分離した。メンブレンフィルター上の固形物を、精製水500mlを用いて洗浄後、60℃にセットした乾燥機にて乾燥し、固形物を回収した。
(2〜5層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
実施例2で得た固形物を高分解能透過型電子顕微鏡で観察したところ、カーボンナノチューブが観察され、実施例1で観察されたカーボンナノチューブ同様、きれいなグラファイト層で構成された層数が2〜5層のカーボンナノチューブがほとんどであった。単層のカーボンナノチューブも観察された。カーボンナノチューブ以外の炭素不純物(フラーレン、ナノパーティクル、アモルファスカーボン等)はほとんど観察されなかった。また、実施例2で得た固形物を日本電子(株)社製の走査顕微鏡(JSM−6301F)に付属のEDSで元素分析を行った結果、炭素100重量%に対して珪素は1重量%以下であった。
(2〜5層のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製)
実施例2で得たカーボンナノチューブを含有する組成物20mgを、濃度5.1mol/リットルの硫酸水溶液20ml中に投入後、ウォーターバスにて80℃に保持しながら1時間撹拌した。その後、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。ろ紙上の固形物を、精製水150mlを用いて洗浄後、60℃にセットした乾燥機にて乾燥し、固形物を回収した。
(2〜5層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
実施例4で得た固形物を高分解能透過型電子顕微鏡で観察したところ、カーボンナノチューブが観察され、実施例1や実施例3で観察されたカーボンナノチューブ同様、きれいなグラファイト層で構成された層数が2〜5層のカーボンナノチューブがほとんどであった。単層のカーボンナノチューブも観察された。カーボンナノチューブ以外の炭素不純物(フラーレン、ナノパーティクル、アモルファスカーボン等)はほとんど観察されなかった。また、実施例4で得た固形物を日本電子(株)社製の走査顕微鏡(JSM−6301F)に付属のEDSで元素分析を行った結果、炭素100重量%に対する金属(鉄、コバルト)は5重量%であった。なお、実施例2で得たカーボンナノチューブを含有する組成物の金属(鉄、コバルト)を同様の方法で求めたところ、15重量%であった。
(2〜5層のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製)
実施例4で得たカーボンナノチューブを含有する組成物10mgを、大気雰囲気で400℃(昇温時間40分)に加熱した。400℃で10分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。この結果、5重量%の重量減少があった。さらに、このカーボンナノチューブを含有する組成物を、濃度3.0mol/リットルの塩酸水溶液20ml中に投入後、室温に保持しながら1時間撹拌した。その後、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。ろ紙上の固形物を、精製水150mlを用いて洗浄後、60℃にセットした乾燥機にて乾燥し、固形物を回収した。
(2〜5層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
実施例6で得た固形物を高分解能透過型電子顕微鏡で観察したところ、カーボンナノチューブが観察され、実施例1や実施例3、実施例5で観察されたカーボンナノチューブ同様、きれいなグラファイト層で構成された層数が2〜5層のカーボンナノチューブがほとんどであった。単層のカーボンナノチューブも観察された。カーボンナノチューブ以外の炭素不純物(フラーレン、ナノパーティクル、アモルファスカーボン等)はほとんど観察されなかった。また、実施例6で得た固形物を日本電子(株)社製の走査顕微鏡(JSM−6301F)に付属のEDSで元素分析を行った結果、炭素100重量%に対する金属(鉄、コバルト)は2重量%であった。
(2〜5層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
実施例6で得たカーボンナノチューブを含有する組成物を、島津製作所製の熱分析装置DTG−50で大気30ml/分の気流中で、10℃/分の昇温速度で加熱したところ、450℃到達地点での重量減少は3.0重量%であった。
(電界電子放出装置の評価)
実施例6で得たカーボンナノチューブを含有する組成物において、比較例3で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に比べて良好な電界電子放出特性を得た。
(Y型ゼオライトへの金属塩の担持)
酢酸第一鉄(アルドリッチ社製)0.16gと酢酸コバルト4水和物(ナカライテスク)社製)0.21gとをエタノール(ナカライテスク社製)40mlに加え、超音波洗浄機で10分間懸濁した。この懸濁液に、Y型ゼオライト(東ソー社製、HSZ−390HUA)を2.0g加え、超音波洗浄機で10分間処理し、60℃の恒温下でエタノールを除去して、Y型ゼオライト粉末に金属塩が担持された固体触媒を得た。
(単層のカーボンナノチューブを含有する組成物の合成)
内径32mmの石英管の中央部の石英ウール上に、参考例3で調整した固体触媒1.0gをとり、アルゴンガスを200cc/分で供給した。石英管を電気炉中に設置して、中心温度を800℃に加熱した(昇温時間30分)。800℃に到達した後、アルゴンガスの供給を停止した。真空ポンプで石英管内部を真空排気しながら、エタノール蒸気を10分供給した。このとき、石英管内部の真空度は5Torr(0.7KPa)であった。石英管内部の真空排気を停止し、アルゴンガスを200cc/minで供給した。温度を室温まで冷却し、カーボンナノチューブを含有する組成物を取り出した。
(単層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
参考例4で得たカーボンナノチューブを含有する組成物を高分解能透過型電子顕微鏡で観察したところ、カーボンナノチューブはきれいなグラファイト層で構成されており、単層のカーボンナノチューブがほとんであった。単層カーボンナノチューブの多くはバンドルの状態で観察された。カーボンナノチューブ以外の炭素不純物(フラーレン、ナノパーティクル、アモルファスカーボン等)はほとんど観察されなかった。
(単層のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製)
参考例4で得たカーボンナノチューブを含有する組成物0.5gを、濃度2.5mol/リットル(pH13以上)の水酸化ナトリウム水溶液100ml中に投入後、ウォーターバスにて80℃に保持しながら5時間撹拌した。その後、孔径10μmのメンブレンフィルターを用いて吸引ろ過し固液分離した。メンブレンフィルター上の固形物を、精製水500mlを用いて洗浄後、60℃にセットした乾燥機にて乾燥し、固形物を回収した。
(単層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
実施例11で得た固形物を高分解能透過型電子顕微鏡で観察したところ、カーボンナノチューブが観察され、実施例10で観察されたカーボンナノチューブ同様、きれいなグラファイト層で構成された単層のカーボンナノチューブがほとんどであった。単層カーボンナノチューブの多くはバンドルの状態で観察された。カーボンナノチューブ以外の炭素不純物(フラーレン、ナノパーティクル、アモルファスカーボン等)はほとんど観察されなかった。また、実施例11で得た固形物を日本電子(株)社製の走査顕微鏡(JSM−6301F)に付属のEDSで元素分析を行った結果、炭素100重量%に対して珪素は1重量%以下であった。
(単層のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製)
実施例11で得たカーボンナノチューブを含有する組成物5mgを、大気雰囲気で380℃(昇温時間40分)に加熱した。380℃で5分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。この結果、10重量%の重量減少があった。さらに、このカーボンナノチューブを含有する組成物を、濃度3.0mol/リットルの塩酸水溶液20ml中に投入後、室温に保持しながら1時間撹拌した。その後、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。ろ紙上の固形物を、精製水150mlを用いて洗浄後、60℃にセットした乾燥機にて乾燥し、固形物を回収した。
(単層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
実施例13で得た固形物を高分解能透過型電子顕微鏡で観察したところ、カーボンナノチューブが観察され、実施例10、実施例12で観察されたカーボンナノチューブ同様、きれいなグラファイト層で構成された単層のカーボンナノチューブがほとんどであった。単層カーボンナノチューブの多くはバンドルの状態で観察された。カーボンナノチューブ以外の炭素不純物(フラーレン、ナノパーティクル、アモルファスカーボン等)はほとんど観察されなかった。また、実施例13で得た固形物を日本電子(株)社製の走査顕微鏡(JSM−6301F)に付属のEDSで元素分析を行った結果、炭素100重量%に対する金属(鉄、コバルト)は1重量%であった。なお、実施例11で得たカーボンナノチューブを含有する組成物の金属(鉄、コバルト)を同様の方法で求めたところ、20重量%であった。
(単層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
実施例13で得たカーボンナノチューブを含有する組成物を、島津製作所製の熱分析装置DTG−50で大気30ml/分の気流中で、10℃/分の昇温速度で加熱したところ、400℃到達地点での重量減少は3.0重量%であった。
(Y型ゼオライトへの金属塩の担持)
酢酸第一鉄(アルドリッチ社製)0.16gと酢酸コバルト4水和物(ナカライテスク)社製)0.21gとをエタノール(ナカライテスク社製)40mlに加え、超音波洗浄機で10分間懸濁した。この懸濁液に、Y型ゼオライト(東ソー社製、HSZ−310NAA)を2.0g加え、超音波洗浄機で10分間処理し、60℃の恒温下でエタノールを除去して、Y型ゼオライト粉末に金属塩が担持された固体触媒を得た。
(多層のカーボンナノチューブを含有する組成物の合成)
内径32mmの石英管の中央部の石英ウール上に、参考例5で調整した固体触媒1.0gをとり、アルゴンガスを600cc/分で供給した。石英管を電気炉中に設置して、中心温度を600℃に加熱した(昇温時間30分)。600℃に到達した後、超高純度アセチレンガス(高圧ガス工業製)を10cc/分で30分供給した後、アセチレンガスの供給をやめ、温度を室温まで冷却し、カーボンナノチューブを含有する組成物を取り出した。
(多層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
参考例6で得たカーボンナノチューブを含有する組成物を高分解能透過型電子顕微鏡で観察したところ、カーボンナノチューブはきれいなグラファイト層で構成されており、層数が10〜20層の多層のカーボンナノチューブがほとんであった。カーボンナノチューブ以外の炭素不純物(フラーレン、ナノパーティクル、アモルファスカーボン等)はほとんど観察されなかった。
(多層のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製)
参考例6で得たカーボンナノチューブを含有する組成物0.8gを、濃度2.5mol/リットル(pH13以上)の水酸化ナトリウム水溶液200ml中に投入後、ウォーターバスにて80℃に保持しながら5時間撹拌した。その後、孔径10μmのメンブレンフィルターを用いて吸引ろ過し固液分離した。メンブレンフィルター上の固形物を、精製水500mlを用いて洗浄後、60℃にセットした乾燥機にて乾燥し、固形物を回収した。
(多層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
実施例17で得た固形物を高分解能透過型電子顕微鏡で観察したところ、カーボンナノチューブが観察され、実施例16で観察されたカーボンナノチューブ同様、カーボンナノチューブはきれいなグラファイト層で構成されており、層数が10〜20層の多層のカーボンナノチューブがほとんであった。カーボンナノチューブ以外の炭素不純物(フラーレン、ナノパーティクル、アモルファスカーボン等)はほとんど観察されなかった。また、実施例17で得た固形物を日本電子(株)社製の走査顕微鏡(JSM−6301F)に付属のEDSで元素分析を行った結果、炭素100重量%に対して珪素は1重量%以下であった。
(多層のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製)
実施例17で得たカーボンナノチューブを含有する組成物30mgを、大気雰囲気で420℃(昇温時間40分)に加熱した。420℃で10分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。この結果、10重量%の重量減少があった。さらに、このカーボンナノチューブを含有する組成物を、濃度3.0mol/リットルの塩酸水溶液40ml中に投入後、室温に保持しながら1時間撹拌した。その後、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。ろ紙上の固形物を、精製水150mlを用いて洗浄後、60℃にセットした乾燥機にて乾燥し、固形物を回収した。
(多層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
実施例19で得た固形物を高分解能透過型電子顕微鏡で観察したところ、カーボンナノチューブが観察され、実施例16や実施例18で観察されたカーボンナノチューブ同様、カーボンナノチューブはきれいなグラファイト層で構成されており、層数が10〜20層の多層のカーボンナノチューブがほとんであった。カーボンナノチューブ以外の炭素不純物(フラーレン、ナノパーティクル、アモルファスカーボン等)はほとんど観察されなかった。また、実施例19で得た固形物を日本電子(株)社製の走査顕微鏡(JSM−6301F)に付属のEDSで元素分析を行った結果、炭素100重量%に対する金属(鉄、コバルト)は1重量%であった。なお、実施例17で得たカーボンナノチューブを含有する組成物の金属(鉄、コバルト)を同様の方法で求めたところ、7重量%であった。
(多層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
実施例19で得たカーボンナノチューブを含有する組成物を、島津製作所製の熱分析装置DTG−50で大気30ml/分の気流中で、10℃/分の昇温速度で加熱したところ、470℃到達地点での重量減少は4.0重量%であった。
(カーボンナノチューブ凝集体の分析)
実施例2で得たカーボンナノチューブを含有する組成物0.010gを、エタノール10ml中に投入後、40KHz、180Wの超音波洗浄器にて超音波照射を約30分間行った。その後、カーボンナノチューブの分散したエタノール溶液をスポイトで少量(10〜100μl程度)採取し、平らなアルミホイル上に滴下し、60℃にセットした乾燥器で乾燥させた。このようにして作成したサンプルを日本電子(株)社製の走査顕微鏡(JSM−6301F)で観察したところ、全体的にカーボンナノチューブ凝集体の形成はなく、所々に大きさ10μm程度の凝集体が点在する程度であった。実施例4、実施例6、実施例11、実施例13、実施例17、実施例19で得たカーボンナノチューブを含有する組成物についても、全体的にカーボンナノチューブ凝集体の形成がないことが確認された。
(2〜5層のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製)
参考例2で得たカーボンナノチューブを含有する組成物0.5gを、濃度5.0mol/リットルのフッ化水素酸100ml中に投入後、室温に保持しながら5時間撹拌した。その後、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。ろ紙上の固形物を、精製水500mlを用いて洗浄後、60℃にセットした乾燥機にて乾燥し、固形物を回収した。
(2〜5層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
比較例1で得た固形物を高分解能透過型電子顕微鏡で観察したところ、カーボンナノチューブが観察され、比較的きれいなグラファイト層で構成された層数が2〜5層のカーボンナノチューブがほとんどであった。単層のカーボンナノチューブも観察された。カーボンナノチューブ以外の炭素不純物(フラーレン、ナノパーティクル、アモルファスカーボン等)はほとんど観察されなかった。
(2〜5層のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製)
比較例1で得たカーボンナノチューブを含有する組成物10mgを、大気雰囲気で400℃(昇温時間40分)に加熱した。400℃で10分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。この結果、20重量%の重量減少があった。さらに、このカーボンナノチューブを含有する組成物約10mgを、濃度3.0mol/リットルの塩酸水溶液20ml中に投入後、室温に保持しながら1時間撹拌した。その後、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。ろ紙上の固形物を、精製水150mlを用いて洗浄後、60℃にセットした乾燥機にて乾燥し、固形物を回収した。
(2〜5層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
比較例3で得た固形物を高分解能透過型電子顕微鏡で観察したところ、カーボンナノチューブが観察され、比較例2で観察されたカーボンナノチューブ同様、比較的きれいなグラファイト層で構成された層数が2〜5層のカーボンナノチューブがほとんどであった。単層のカーボンナノチューブも観察された。カーボンナノチューブ以外の炭素不純物(フラーレン、ナノパーティクル、アモルファスカーボン等)はほとんど観察されなかった。
(2〜5層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
比較例3で得たカーボンナノチューブを含有する組成物を、島津製作所製の熱分析装置DTG−50で大気30ml/分の気流中で、10℃/分の昇温速度で加熱したところ、450℃到達地点での重量減少は8.0重量%であった。
(単層のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製)
参考例4で得たカーボンナノチューブを含有する組成物0.5gを、濃度5.0mol/リットルのフッ化水素酸100ml中に投入後、室温に保持しながら5時間撹拌した。その後、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。ろ紙上の固形物を、精製水500mlを用いて洗浄後、60℃にセットした乾燥機にて乾燥し、固形物を回収した。
(単層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
比較例6で得た固形物を高分解能透過型電子顕微鏡で観察したところ、カーボンナノチューブが観察され、比較的きれいなグラファイト層で構成された単層のカーボンナノチューブがほとんどであった。単層のカーボンナノチューブの多くはバンドルの状態で観察された。カーボンナノチューブ以外の炭素不純物(フラーレン、ナノパーティクル、アモルファスカーボン等)はほとんど観察されなかった。
(単層のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製)
比較例6で得たカーボンナノチューブを含有する組成物5mgを、大気雰囲気で380℃(昇温時間40分)に加熱した。380℃で5分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。この結果、20重量%の重量減少があった。さらに、このカーボンナノチューブを含有する組成物を、濃度3.0mol/リットルの塩酸水溶液20ml中に投入後、室温に保持しながら1時間撹拌した。その後、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。ろ紙上の固形物を、精製水150mlを用いて洗浄後、60℃にセットした乾燥機にて乾燥し、固形物を回収した。
(単層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
比較例8で得た固形物を高分解能透過型電子顕微鏡で観察したところ、カーボンナノチューブが観察され、比較例7で観察されたカーボンナノチューブ同様、比較的きれいなグラファイト層で構成された単層のカーボンナノチューブがほとんどであった。単層のカーボンナノチューブの多くはバンドルの状態で観察された。カーボンナノチューブ以外の炭素不純物(フラーレン、ナノパーティクル、アモルファスカーボン等)はほとんど観察されなかった。
(単層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
比較例8で得たカーボンナノチューブを含有する組成物を、島津製作所製の熱分析装置DTG−50で大気30ml/分の気流中で、10℃/分の昇温速度で加熱したところ、400℃到達地点での重量減少は12.0重量%であった。
(多層のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製)
参考例6で得たカーボンナノチューブを含有する組成物0.5gを、濃度5.0mol/リットルのフッ化水素酸100ml中に投入後、室温に保持しながら5時間撹拌した。その後、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。ろ紙上の固形物を、精製水500mlを用いて洗浄後、60℃にセットした乾燥機にて乾燥し、固形物を回収した。
(多層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
比較例11で得た固形物を高分解能透過型電子顕微鏡で観察したところ、カーボンナノチューブが観察され、比較的きれいなグラファイト層で構成された層数が10〜20層の多層のカーボンナノチューブがほとんであった。カーボンナノチューブ以外の炭素不純物(フラーレン、ナノパーティクル、アモルファスカーボン等)はほとんど観察されなかった。
(多層のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製)
比較例11で得たカーボンナノチューブを含有する組成物30mgを、大気雰囲気で420℃(昇温時間40分)に加熱した。420℃で10分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。この結果、13重量%の重量減少があった。さらに、このカーボンナノチューブを含有する組成物を、濃度3.0mol/リットルの塩酸水溶液40ml中に投入後、室温に保持しながら1時間撹拌した。その後、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。ろ紙上の固形物を、精製水150mlを用いて洗浄後、60℃にセットした乾燥機にて乾燥し、固形物を回収した。
(多層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
比較例13で得た固形物を高分解能透過型電子顕微鏡で観察したところ、カーボンナノチューブが観察され、比較例12で観察されたカーボンナノチューブ同様、比較的きれいなグラファイト層で構成された層数が10〜20層の多層のカーボンナノチューブがほとんであった。カーボンナノチューブ以外の炭素不純物(フラーレン、ナノパーティクル、アモルファスカーボン等)はほとんど観察されなかった。
(多層のカーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
比較例13で得たカーボンナノチューブを含有する組成物を、島津製作所製の熱分析装置DTG−50で大気30ml/分の気流中で、10℃/分の昇温速度で加熱したところ、470℃到達地点での重量減少は7.0重量%であった。
(カーボンナノチューブ凝集体の分析)
比較例1で得たカーボンナノチューブを含有する組成物0.010gを、エタノール10ml中に投入後、40KHz、180Wの超音波洗浄器にて超音波照射を約30分間行った。その後、カーボンナノチューブの分散したエタノール溶液をスポイトで少量(10〜100μl程度)採取し、平らなアルミホイル上に滴下し、60℃にセットした乾燥器で乾燥させた。このようにして作成したサンプルを日本電子(株)社製の走査顕微鏡(JSM−6301F)で観察したところ、全体的にカーボンナノチューブは凝集体を形成しており、その大きさは約100μm〜1000μmであった。比較例3、比較例6、比較例8、比較例11、比較例13で得たカーボンナノチューブを含有する組成物についても、全体的にカーボンナノチューブは凝集体を形成していることが確認された。
Claims (5)
- 次の(1)〜(3)の工程を含み、かつ少なくとも(2)の工程の後に(3)の工程を行い、再度(2)の工程を行う精製方法によって、500〜1200℃の高温条件下で、チタンを含む結晶性メタロシリケートに金属が担持された形態の固体触媒と炭素含有化合物を接触させる方法で得られたカーボンナノチューブを含有する組成物からカーボンナノチューブを得ることを特徴とする、カーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法。
(1)カーボンナノチューブを含有する組成物に、アルカリ性水溶液を接触させた後、カーボンナノチューブを含む成分を固液分離する工程。
(2)カーボンナノチューブを含有する組成物に、酸性水溶液を接触させた後、カーボンナノチューブを含む成分を固液分離する工程。
(3)カーボンナノチューブを含有する組成物に、大気雰囲気下、350〜500度の高温条件下で酸素を接触させる工程。 - カーボンナノチューブを含有する組成物が、チタンを含む結晶性メタロシリケートに金属が担持された形態の固体触媒を含有することを特徴とする、請求項1記載のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法。
- アルカリ性水溶液が、pH10以上のアルカリ性水溶液であることを特徴とする、請求項1または2記載のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法。
- カーボンナノチューブが単層のカーボンナノチューブを含有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項記載のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法。
- カーボンナノチューブが2〜5層のカーボンナノチューブを含有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項記載のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法。
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