JP4556409B2 - Method for purifying composition containing carbon nanotube and carbon nanotube composition - Google Patents

Method for purifying composition containing carbon nanotube and carbon nanotube composition Download PDF

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カーボンナノチューブは、高い機械的強度、高い導電性を有することから、燃料電池やリチウム2次電池用負極材、樹脂や有機半導体との複合材料からなる高強度樹脂、導電性樹脂、電磁波シールド材の材料として期待されており、さらに、L/D(長さ/直径の比)が大きく、直径は数nmであることから、走査型トンネル顕微鏡用プローブ、電界電子放出源、ナノピンセットの材料として期待されており、また、ナノサイズの空間を有することから、吸着材料、医療用ナノカプセル、MRI造影剤の材料として期待されている。   Since carbon nanotubes have high mechanical strength and high conductivity, they can be used for negative electrodes for fuel cells and lithium secondary batteries, high-strength resins composed of composite materials with resins and organic semiconductors, conductive resins, and electromagnetic shielding materials. It is expected as a material, and further, as L / D (length / diameter ratio) is large and the diameter is several nm, it is expected as a material for probes for scanning tunneling microscopes, field electron emission sources, and nanotweezers. In addition, since it has a nano-sized space, it is expected as a material for adsorption materials, medical nanocapsules, and MRI contrast agents.

本発明は、上記用途に好適なカーボンナノチューブを得る、カーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法、および上記用途に好適なカーボンナノチューブ組成物に関する。   The present invention relates to a method for purifying a composition containing carbon nanotubes to obtain a carbon nanotube suitable for the above use, and a carbon nanotube composition suitable for the above use.

カーボンナノチューブは、グラファイトの1枚面を巻いて筒状にした形状を有しており、1層に巻いたものを単層カーボンナノチューブ、2層に巻いたものを2層カーボンナノチューブ、多層に巻いたものを多層カーボンナノチューブという。カーボンナノチューブは、高い機械的強度、高い導電性を有することから、燃料電池やリチウム2次電池用負極材、樹脂や有機半導体との複合材料からなる高強度樹脂、導電性樹脂、電磁波シールド材の材料として期待されており、さらに、L/D(長さ/直径の比)が大きく、直径は数nmであることから、走査型トンネル顕微鏡用プローブ、電界電子放出源、ナノピンセットの材料として期待されており、また、ナノサイズの空間を有することから、吸着材料、医療用ナノカプセル、MRI造影剤の材料として期待されている。いずれの用途の場合にも、高純度のカーボンナノチューブが要求されており、カーボンナノチューブとしては直径の細い単層や2〜5層のカーボンナノチューブが有利であり、グラファイト層の欠陥が少ない方が特性的に優れている。   The carbon nanotube has a shape in which one surface of graphite is wound into a cylindrical shape. A single-walled carbon nanotube is wound in one layer, a double-walled carbon nanotube is wound in two layers, and is wound in multiple layers. This was called multi-walled carbon nanotube. Since carbon nanotubes have high mechanical strength and high conductivity, they can be used for negative electrodes for fuel cells and lithium secondary batteries, high-strength resins composed of composite materials with resins and organic semiconductors, conductive resins, and electromagnetic shielding materials. It is expected as a material, and further, as L / D (length / diameter ratio) is large and the diameter is several nm, it is expected as a material for probes for scanning tunneling microscopes, field electron emission sources, and nanotweezers. In addition, since it has a nano-sized space, it is expected as a material for adsorption materials, medical nanocapsules, and MRI contrast agents. In any application, high-purity carbon nanotubes are required. As carbon nanotubes, single-walled carbon nanotubes with a small diameter or 2 to 5 carbon nanotubes are advantageous. Excellent.

カーボンナノチューブの製造方法として、アーク放電法やレーザー蒸発法、化学気相成長法などが知られており(非特許文献1参照)、なかでも、グラファイト層に欠陥の少ない高品質なカーボンナノチューブを安価に製造する方法として、触媒化学気相成長法が知られている(非特許文献2参照)。さらに触媒化学気相成長法では、カーボンナノチューブの層数を、単層、2〜5層に制御して製造できることが知られている(非特許文献3参照)。いずれの製造方法においても、カーボンナノチューブの製造には触媒金属が必要である場合が多い。このため、上記製造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は、カーボンナノチューブ以外の不純物として触媒金属を含む。例えば、アーク放電法やレーザー蒸発法、化学気相成長法では触媒金属を含み、触媒化学気相成長法では、触媒金属と固体担体からなる固体触媒を含む。さらに、上記製造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は、固体触媒(触媒金属のみの場合や、触媒金属と固体担体からなる場合も、固体触媒と総称する)以外にも、アモルファスカーボンやグラファイト微粒子からなる炭素不純物が含まれる場合が多い。このため、上記製造方法によって得られたカーボンナノチューブを含有する組成物から、これら不純物を除去する精製方法が必要となる。従来から提案されている精製方法として、例えば、固体担体を除去するためにフッ化水素酸と接触させる方法(非特許文献4参照)、触媒金属を除去するために塩酸と接触させる方法(非特許文献5参照)、アモルファスカーボンを除去するために高温下で酸素と反応させる方法(非特許文献1参照)、がある。   Known methods for producing carbon nanotubes include arc discharge, laser evaporation, and chemical vapor deposition (see Non-Patent Document 1). Among them, high quality carbon nanotubes with few defects in the graphite layer are inexpensive. As a manufacturing method, catalytic chemical vapor deposition is known (see Non-Patent Document 2). Furthermore, it is known that the catalytic chemical vapor deposition method can be produced by controlling the number of carbon nanotube layers to be a single layer or 2 to 5 layers (see Non-Patent Document 3). In any of the production methods, a catalyst metal is often required for the production of carbon nanotubes. For this reason, the composition containing the carbon nanotube obtained by the said manufacturing method contains a catalyst metal as impurities other than a carbon nanotube. For example, the arc discharge method, the laser evaporation method, and the chemical vapor deposition method include a catalytic metal, and the catalytic chemical vapor deposition method includes a solid catalyst composed of a catalytic metal and a solid support. Further, the composition containing carbon nanotubes obtained by the above production method is not limited to a solid catalyst (in the case of only catalytic metal or in the case of consisting of a catalytic metal and a solid support, it is generically referred to as a solid catalyst). In many cases, carbon impurities including graphite fine particles are included. For this reason, the refinement | purification method which removes these impurities from the composition containing the carbon nanotube obtained by the said manufacturing method is needed. Conventionally proposed purification methods include, for example, a method of contacting with hydrofluoric acid to remove the solid support (see Non-Patent Document 4), and a method of contacting with hydrochloric acid to remove the catalytic metal (Non-Patent Document 4). And a method of reacting with oxygen at a high temperature to remove amorphous carbon (see Non-Patent Document 1).

しかしながら、従来の精製方法では、カーボンナノチューブを構成するグラファイト層に欠陥が生じ、カーボンナノチューブの耐熱性や、機械的強度、導電性、が失われる問題があった。このため、前述した用途の材料としてカーボンナノチューブを使用しても、十分な効果を得ることができなかった。特に、前述した用途の材料に最適と期待される、単層、2〜5層のカーボンナノチューブにおいては、カーボンナノチューブの損傷が著しく、収率も大幅に低下するなど、大きな問題であった。   However, the conventional purification method has a problem that a defect occurs in the graphite layer constituting the carbon nanotube, and the heat resistance, mechanical strength, and conductivity of the carbon nanotube are lost. For this reason, even if a carbon nanotube was used as a material for the above-mentioned application, a sufficient effect could not be obtained. In particular, single-walled and 2- to 5-walled carbon nanotubes, which are expected to be optimal for the materials for the above-mentioned applications, have been serious problems such as significant damage to the carbon nanotubes and a significant reduction in yield.

さらに、従来の精製方法では、カーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒を除去する方法であり、コストや環境問題から、固体触媒を回収し再利用することが望まれている。中でも、固体触媒が重要な技術である触媒化学気相成長法において、カーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒を回収し再利用することが期待されている。   Furthermore, the conventional purification method is a method for removing a solid catalyst contained in a composition containing carbon nanotubes, and it is desired to recover and reuse the solid catalyst from the viewpoint of cost and environmental problems. Among these, in the catalytic chemical vapor deposition method in which the solid catalyst is an important technology, it is expected to recover and reuse the solid catalyst contained in the composition containing carbon nanotubes.

また、上記用途に使用するカーボンナノチューブは、カーボンナノチューブ同士の絡まり合いが少ない方が特性的に優れることから、カーボンナノチューブ同士の絡まり合いが少ないカーボンナノチューブ組成物が望まれている。さらに、カーボンナノチューブを含有する組成物は、かさ密度の非常に小さな粉末として市場に提供されるため、粉塵を取り扱う際の煩わしさがあり、作業性の改善が期待されている。
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 アプライド・フィジックス・エー(Applied Physics A)74(2002),345-348 マテリアル・レターズ(Materials Letters)57(2002),734-738
Moreover, since the carbon nanotube used for the said use has the characteristic excellent in the one where there are few entanglements between carbon nanotubes, the carbon nanotube composition with few entanglements between carbon nanotubes is desired. Furthermore, since a composition containing carbon nanotubes is provided to the market as a powder having a very low bulk density, there is a problem in handling dust, and improvement in workability is expected.
Yahachi Saito, Shunji Bando, Fundamentals of Carbon Nanotubes, Corona Inc., p17, 23, 47 Chemical Physics Letters 303 (1999), 117-124 Chemical Physics Letters 360 (2002), 229-234 Applied Physics A 74 (2002), 345-348 Materials Letters 57 (2002), 734-738

本発明は、上記のような事情に鑑みなされたものであり、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高純度で得ることができ、さらに、固体触媒を回収し再利用することができるカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法、および用途特性に優れ、作業性の良いカーボンナノチューブ組成物の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can obtain carbon nanotubes excellent in heat resistance, mechanical strength, and conductivity with high purity. Furthermore, the solid catalyst can be recovered and reused. It is an object of the present invention to provide a method for purifying a composition containing carbon nanotubes, and to provide a carbon nanotube composition having excellent workability and excellent workability.

前記課題を達成するため、本発明は主として次のような構成をとる。   In order to achieve the above object, the present invention mainly has the following configuration.

カーボンナノチューブを含有する組成物を、2つ以上の層に分かれた液体に浸し、カーボンナノチューブが多く含まれる溶液部と、カーボンナノチューブ以外の成分を多く含む溶液部を個別に回収することにより、カーボンナノチューブの純度を高め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であって、2つ以上の層のうち、少なくとも一つの層は下記(A)から選ばれる液体であり、他の層はSP値が13.4以下の有機溶媒を含むものであ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である。このようにして、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高純度で得ることができる。
(A)水、塩化ナトリウム濃度0.1wt%以上の塩化ナトリウム水溶液、pH6以下の酸性水溶液、pH8以上のアルカリ性水溶液
The composition containing carbon nanotubes, immersed in the liquid which is divided into two or more layers, the solution portion contains many carbon nanotubes, by recovering individual solution portions containing many components other than carbon nanotubes, carbon A method for purifying a composition containing carbon nanotubes, characterized by increasing the purity of the nanotubes, wherein at least one of the two or more layers is a liquid selected from the following (A): This layer is a method for purifying a composition containing carbon nanotubes, wherein the layer contains an organic solvent having an SP value of 13.4 or less. In this way, carbon nanotubes excellent in heat resistance, mechanical strength, and conductivity can be obtained with high purity.
(A) Water, a sodium chloride aqueous solution having a sodium chloride concentration of 0.1 wt% or more, an acidic aqueous solution having a pH of 6 or less, and an alkaline aqueous solution having a pH of 8 or more .

さらに、一般式(1)で示される化合物が、
l=5以上の原子価の許容される整数を表す
m=5以上の原子価の許容される整数を表す
n=0
であることを特徴とすることで、よりいっそうカーボンナノチューブの精製効率を向上できる。
Furthermore, the compound represented by the general formula (1) is
l = represents an allowed integer with a valence of 5 or more m = represents an allowed integer with a valence of 5 or more n = 0
By being characterized by this, the purification efficiency of carbon nanotubes can be further improved.

また、カーボンナノチューブを含有する組成物を浸す液体が、2つ以上の層に分かれた液体とすることで、カーボンナノチューブの精製効率を向上できる。中でも、各層を構成する液体の溶解度パラメータ(SP値)の差が10以上であることや、液体が水を5〜95重量%含むこと、水の代わりに塩化ナトリウム濃度0.1wt%以上の塩化ナトリウム水溶液や、pH6以下の酸性水溶液や、pH8以上のアルカリ性水溶液を含むことで、カーボンナノチューブの精製効率を向上できる。   Moreover, the refinement | purification efficiency of a carbon nanotube can be improved because the liquid in which the composition containing a carbon nanotube is immersed in the liquid divided into two or more layers. Among them, the difference in solubility parameter (SP value) of the liquids constituting each layer is 10 or more, the liquid contains 5 to 95% by weight of water, and the chloride is 0.1% by weight or more in place of sodium chloride instead of water. By including an aqueous sodium solution, an acidic aqueous solution having a pH of 6 or lower, and an alkaline aqueous solution having a pH of 8 or higher, the purification efficiency of carbon nanotubes can be improved.

また、カーボンナノチューブを含有する組成物を液体に浸した後、カーボンナノチューブが多く含まれる溶液部と、カーボンナノチューブを含有する組成物に含まれるカーボンナノチューブ以外の成分を多く含む溶液部を個別に回収する前に、撹拌処理や、超音波処理、遠心分離処理を行うことで、カーボンナノチューブの精製効率を向上できる。   In addition, after the composition containing carbon nanotubes is immersed in a liquid, the solution part containing a lot of carbon nanotubes and the solution part containing a lot of components other than the carbon nanotubes contained in the composition containing carbon nanotubes are individually collected. The purification efficiency of the carbon nanotubes can be improved by performing a stirring process, an ultrasonic process, and a centrifugal process before the process.

さらに、カーボンナノチューブを含有する組成物に、200〜800℃で酸素を接触させた後、液体に浸すことで、カーボンナノチューブの精製効率を向上できる。   Furthermore, after making oxygen contact the composition containing a carbon nanotube at 200-800 degreeC, the refinement | purification efficiency of a carbon nanotube can be improved by immersing in a liquid.

そして、上記のようなカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法は、次の要件(1)および(2)を満たす、カーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法を達成し、このようにして純度を高めたカーボンナノチューブは、耐熱性、機械的強度、導電性に優れる。(1)共鳴ラマン散乱測定法の測定により得られるスペクトルで1550〜1650cm-1の範囲内で最大のピーク強度をG、1300〜1400cm-1の範囲内で最大のピーク強度をDとしたときに、精製前のカーボンナノチューブを含有する組成物のラマンG/D比(RI)に対して、精製後の純度を高めたカーボンナノチューブのラマンG/D比(RII)の関係が、RII≧RI。(2)大気雰囲気中で10℃/分で昇温して900℃まで熱分析を行ったとき、温度300〜900℃の範囲に発熱ピークを持ち、精製前のカーボンナノチューブを含有する組成物の発熱ピーク温度(TI)に対して、精製後の純度を高めたカーボンナノチューブの発熱ピーク温度(TII)の関係が、TII≧TI。 And the purification method of the composition containing a carbon nanotube as described above achieves the purification method of a composition containing a carbon nanotube that satisfies the following requirements (1) and (2), and thus has purity. The carbon nanotubes with improved resistance are excellent in heat resistance, mechanical strength, and conductivity. (1) a maximum peak intensity in the range of 1550~1650Cm -1 in spectrum obtained by measurement of the resonance Raman scattering measurement method G, a maximum peak intensity in the range of 1300~1400Cm -1 is D The relationship of the Raman G / D ratio (RII) of the carbon nanotubes with increased purity after purification to the Raman G / D ratio (RI) of the composition containing the carbon nanotubes before purification is RII ≧ RI. (2) When a thermal analysis is performed up to 900 ° C. by raising the temperature at 10 ° C./min in the air atmosphere, the composition containing a carbon nanotube before purification having an exothermic peak in the temperature range of 300 to 900 ° C. The relationship between the exothermic peak temperature (TI) and the exothermic peak temperature (TII) of the carbon nanotube with increased purity after purification is TII ≧ TI.

カーボンナノチューブを含有する組成物が、固体触媒を含有することを特徴とする場合、本発明の方法によってカーボンナノチューブの純度を高めるだけでなく、固体触媒を回収、再利用する事が出来るため、その効果は大きい。特に固体触媒が、固体担体に触媒金属が担持された形態であり、固体担体がゼオライトである場合、その効果は非常に大きい。このように、本発明はカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれるカーボンナノチューブ以外の成分を多く含む溶液部のうち、固体触媒が多く含まれる溶液部を回収し、この固体触媒を再利用することを特徴とするカーボンナノチューブの精製方法にも関わる。   When the composition containing carbon nanotubes is characterized by containing a solid catalyst, not only the purity of the carbon nanotubes can be increased by the method of the present invention, but also the solid catalyst can be recovered and reused. The effect is great. In particular, when the solid catalyst is a form in which a catalytic metal is supported on a solid support, and the solid support is zeolite, the effect is very large. As described above, the present invention recovers a solution part containing a large amount of a solid catalyst out of a solution part containing a large amount of components other than carbon nanotubes contained in a composition containing carbon nanotubes, and reuses the solid catalyst. It is related also to the purification method of the carbon nanotube characterized by this.

単層や2〜5層のカーボンナノチューブは、層数が少なく、従来の精製方法では、耐熱性、機械的強度、導電性、が著しく失われ、収率も大幅に低下していた。本発明によるカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法は、単層や2〜5層のカーボンナノチューブを含有する組成物に特に効果が高い。   Single-walled and 2-5-walled carbon nanotubes have a small number of layers, and heat purification, mechanical strength, and electrical conductivity are remarkably lost and the yield is greatly reduced by conventional purification methods. The method for purifying a composition containing carbon nanotubes according to the present invention is particularly effective for a composition containing single-walled or 2-5-layered carbon nanotubes.

また、本発明は、液体にカーボンナノチューブが0.01重量%以上含まれ、且つ液体中でのカーボンナノチューブのかさ密度が50g/リットル以下であるカーボンナノチューブ組成物であって、該組成物は、上記カーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法において回収されたカーボンナノチューブが多く含まれる溶液部より得られるカーボンナノチューブ組成物にも関わる。このようなカーボンナノチューブ組成物は、カーボンナノチューブ同士の絡まり合いが少なく、燃料電池やリチウム2次電池用負極材、樹脂や有機半導体との複合材料からなる高強度樹脂、導電性樹脂、電磁波シールド材の材料、走査型トンネル顕微鏡用プローブ、電界電子放出源、ナノピンセットの材料、吸着材料、医療用ナノカプセル、MRI造影剤の材料として好適である。さらに、粉塵による取り扱いの煩わしさがなく、作業性に優れる。
Further, the present invention is a carbon nanotube composition in which the carbon nanotube is contained in the liquid 0.01% by weight or more, and the bulk density of the carbon nanotube in the liquid is 50 g / liter or less, the composition comprising: The present invention also relates to a carbon nanotube composition obtained from a solution portion containing a large amount of carbon nanotubes recovered in the method for purifying a composition containing carbon nanotubes . Such a carbon nanotube composition has little entanglement between carbon nanotubes, a negative electrode material for a fuel cell or a lithium secondary battery, a high-strength resin composed of a composite material with a resin or an organic semiconductor, a conductive resin, or an electromagnetic shielding material. It is suitable as a material for the above, a scanning tunneling microscope probe, a field electron emission source, a nanotweezer material, an adsorbing material, a medical nanocapsule, and an MRI contrast agent material. Furthermore, there is no troublesome handling due to dust, and workability is excellent.

さらに、カーボンナノチューブが含まれる液体が、下記一般式(1)に示す化合物を1種類以上含み、かつ2つ以上の層に分かれた液体であることを特徴とするカーボンナノチューブ組成物にも関わる。
ClHmXn・・・(1)
X=ハロゲン、O、N、Sのいずれかを含む置換基
l=1以上の原子価の許容される整数を表す
m=0または1以上の原子価の許容される整数を表す
n=0または1以上の原子価の許容される整数を表す
ただしn=m=0の場合は除く
このような組成物は、カーボンナノチューブ同士の絡まり合いがより少なく、用途特性に優れる。
Furthermore, the liquid containing the carbon nanotubes, involved in the carbon nanotube composition, wherein the compound represented by the following general formula (1) viewed contains one or more, and a liquid which is divided into two or more layers .
ClHmXn (1)
X = substituent containing any one of halogen, O, N, and S = 1 = representing an allowable integer of 1 or more valence m = 0 or n = 0 representing an allowable integer of 1 or more valence This represents an acceptable integer having a valence of 1 or more, except when n = m = 0. Such a composition has less entanglement between carbon nanotubes and is excellent in application characteristics.

また、一般式(1)に示す化合物が、
X=OH
l=4以上の原子価の許容される整数を表す
m=4以上の原子価の許容される整数を表す
n=1以上の原子価の許容される整数を表す
であることを特徴とする、カーボンナノチューブ組成物にも関わる。
In addition, the compound represented by the general formula (1)
X = OH
l = representing a permissible integer of a valence of 4 or more m = representing a permissible integer of a valence of 4 or more n = 1 representing a permissible integer of a valence of 1 or more, Also involved in carbon nanotube compositions.

さらに、一般式(1)に示す化合物が、
l=5以上の原子価の許容される整数を表す
m=5以上の原子価の許容される整数を表す
n=0
であることを特徴とする、カーボンナノチューブ組成物にも関わる。
Furthermore, the compound represented by the general formula (1) is
l = represents an allowed integer with a valence of 5 or more m = represents an allowed integer with a valence of 5 or more n = 0
It also relates to a carbon nanotube composition, characterized in that

これら組成物は、なかでも、単層や2〜5層のカーボンナノチューブを含むことが用途特性に優れることから好ましい。   In particular, these compositions preferably contain single-walled or 2-5-layered carbon nanotubes because of excellent application characteristics.

また、これら組成物は本発明のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法によって容易に得ることができる。   Moreover, these compositions can be easily obtained by the purification method of the composition containing the carbon nanotube of the present invention.

本発明によれば、カーボンナノチューブを含有する組成物を、下記一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体に浸し、カーボンナノチューブが多く含まれる溶液部と、カーボンナノチューブを含有する組成物に含まれるカーボンナノチューブ以外の成分を多く含む溶液部を個別に回収することにより、カーボンナノチューブの純度を高めることができる。
ClHmXn・・・(1)
X=ハロゲン、O、N、Sのいずれかを含む置換基
l=1以上の原子価の許容される整数を表す
m=0または1以上の原子価の許容される整数を表す
n=0または1以上の原子価の許容される整数を表す
ただしn=m=0の場合は除く
さらに、カーボンナノチューブを含有する組成物が固体触媒を含有することを特徴とする場合、固体触媒を回収、再利用する事が出来る。
According to the present invention, a composition containing carbon nanotubes is immersed in a liquid containing one or more compounds represented by the following general formula (1), a solution part containing a large amount of carbon nanotubes, and a composition containing carbon nanotubes The purity of the carbon nanotubes can be increased by individually collecting the solution portions containing a large amount of components other than the carbon nanotubes contained in the.
ClHmXn (1)
X = substituent containing any one of halogen, O, N, and S = 1 = representing an allowable integer of 1 or more valence m = 0 or n = 0 representing an allowable integer of 1 or more valence Represents an acceptable integer of one or more valences, except when n = m = 0. Furthermore, when the composition containing carbon nanotubes is characterized by containing a solid catalyst, the solid catalyst is recovered and recycled. It can be used.

また、液体にカーボンナノチューブが0.01重量%以上含まれ、且つ液体中でのカーボンナノチューブのかさ密度が50g/リットル以下であることを特徴とする、カーボンナノチューブ組成物は、カーボンナノチューブ同士の絡まり合いが少なく、さらに作業性に優れ、燃料電池やリチウム2次電池用負極材、樹脂や有機半導体との複合材料からなる高強度樹脂、導電性樹脂、電磁波シールド材の材料、走査型トンネル顕微鏡用プローブ、電界電子放出源、ナノピンセットの材料、吸着材料、医療用ナノカプセル、MRI造影剤の材料として好適である。   The carbon nanotube composition is characterized in that the carbon nanotube composition contains 0.01% by weight or more of carbon nanotubes and the bulk density of the carbon nanotubes in the liquid is 50 g / liter or less. Low fit, excellent workability, anode material for fuel cells and lithium secondary batteries, high-strength resin composed of composite material with resin and organic semiconductor, conductive resin, electromagnetic shielding material, for scanning tunnel microscope It is suitable as a material for probes, field electron emission sources, nanotweezer materials, adsorbent materials, medical nanocapsules, and MRI contrast agents.

本発明のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法は、カーボンナノチューブを含有する組成物を、下記一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体に浸し、カーボンナノチューブが多く含まれる溶液部と、カーボンナノチューブを含有する組成物に含まれるカーボンナノチューブ以外の成分を多く含む溶液部を個別に回収することにより、カーボンナノチューブの純度を高めることを特徴とする。このようにして、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高純度で得ることができる。
ClHmXn・・・(1)
X=ハロゲン、O、N、Sのいずれかを含む置換基
l=1以上の原子価の許容される整数を表す
m=0または1以上の原子価の許容される整数を表す
n=0または1以上の原子価の許容される整数を表す
ただしn=m=0の場合は除く
なお、以下詳細に説明するが、本発明におけるカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法は、カーボンナノチューブとフラーレンを含有する組成物を、トルエン、ベンゼン、ヘキサンなどの有機溶媒に接触させ、カーボンナノチューブとフラーレンの溶解性の差を利用して、固液分離によってカーボンナノチューブとフラーレンを分離させる方法とは異なる技術である。
The method for purifying a composition containing carbon nanotubes of the present invention comprises immersing a composition containing carbon nanotubes in a liquid containing one or more compounds represented by the following general formula (1), and a solution part containing a large amount of carbon nanotubes. And the purity of a carbon nanotube is improved by collect | recovering individually the solution part which contains many components other than the carbon nanotube contained in the composition containing a carbon nanotube. In this way, carbon nanotubes having excellent heat resistance, mechanical strength, and conductivity can be obtained with high purity.
ClHmXn (1)
X = substituent containing any one of halogen, O, N, and S = 1 = representing an allowable integer with a valence of 1 or more m = 0 or n = 0 representing an allowed integer with a valence of 1 or more It represents an acceptable integer having a valence of 1 or more, except when n = m = 0. Although it will be described in detail below, the method for purifying a composition containing carbon nanotubes according to the present invention includes carbon nanotubes and fullerenes. A technique different from the method in which a carbon nanotube and fullerene are separated by solid-liquid separation by contacting a composition containing benzene with an organic solvent such as toluene, benzene or hexane and utilizing the difference in solubility between the carbon nanotube and fullerene. It is.

カーボンナノチューブは、グラファイトの1枚面を巻いて筒状にした形状を有しており、1層に巻いたものを単層カーボンナノチューブ、2層に巻いたものを2層カーボンナノチューブ、多層に巻いたものを多層カーボンナノチューブという。カーボンナノチューブの形態は、高分解能透過型電子顕微鏡で調べることができる。グラファイトの層は、透過型電子顕微鏡でまっすぐにはっきりと見えるほど好ましいが、グラファイト層は乱れていても構わない。グラファイト層が乱れたものは、カーボンナノファイバーと定義することがあるが、このようなカーボンナノファイバーも本発明においてはカーボンナノチューブに含むものとする。   The carbon nanotube has a shape in which one surface of graphite is wound into a cylindrical shape. A single-walled carbon nanotube is wound in one layer, a double-walled carbon nanotube is wound in two layers, and is wound in multiple layers. This was called multi-walled carbon nanotube. The form of the carbon nanotube can be examined with a high-resolution transmission electron microscope. The graphite layer is preferred so that it can be seen straight and clearly in a transmission electron microscope, but the graphite layer may be disordered. What disturbs the graphite layer may be defined as carbon nanofiber, and such carbon nanofiber is also included in the carbon nanotube in the present invention.

カーボンナノチューブの製造方法として、アーク放電法やレーザー蒸発法、化学気相成長法などが知られており、なかでも、グラファイト層に欠陥の少ない高品質なカーボンナノチューブを安価に製造する方法として、触媒化学気相成長法が知られている。さらに触媒化学気相成長法では、カーボンナノチューブの層数を、単層、2〜5層に制御して製造できることが知られている。上記製造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は、カーボンナノチューブ以外の不純物を含む。例えば、アーク放電法やレーザー蒸発法、化学気相成長法ではアモルファスカーボン等の炭素不純物や固体触媒(触媒金属のみからなる)を含み、触媒化学気相成長法では、固体触媒(触媒金属と固体担体からなる)を含む。   Known methods for producing carbon nanotubes include arc discharge method, laser evaporation method, chemical vapor deposition method, etc. Among them, as a method for producing high-quality carbon nanotubes with few defects in the graphite layer at low cost, Chemical vapor deposition is known. Furthermore, it is known that catalytic chemical vapor deposition can be produced by controlling the number of carbon nanotube layers to be a single layer or 2 to 5 layers. The composition containing the carbon nanotube obtained by the said manufacturing method contains impurities other than a carbon nanotube. For example, arc discharge method, laser evaporation method, chemical vapor deposition method includes carbon impurities such as amorphous carbon and solid catalyst (consisting only of catalytic metal), and catalytic chemical vapor deposition method uses solid catalyst (catalyst metal and solid). Comprising a carrier).

本発明におけるカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法は、以下のような不純物が含まれているカーボンナノチューブを含有する組成物に効果的である。例えば、非晶性シリカ、結晶性シリカ、アルミナ、ゼオライト、アスベスト、ガラス繊維などの無機材料からなる固体担体や、元素周期表に定められた1族〜16族の典型金属元素、および遷移金属元素から選ばれる金属元素を含む金属やこれらの酸化金属、アモルファスカーボンやナノパーティクルと呼ばれる微少なグラファイト粒子などの炭素不純物である。   The method for purifying a composition containing carbon nanotubes in the present invention is effective for a composition containing carbon nanotubes containing the following impurities. For example, a solid support made of an inorganic material such as amorphous silica, crystalline silica, alumina, zeolite, asbestos, glass fiber, a typical metal element of group 1 to group 16 specified in the periodic table, and a transition metal element And carbon impurities such as metals containing metal elements selected from these, metal oxides thereof, amorphous carbon and fine graphite particles called nanoparticles.

アモルファスカーボンやナノパーティクルなどの炭素不純物は、その構造上、カーボンナノチューブと比較して、水酸基、カルボキシル基、カルボニル基などの官能基が多く、極性の大きな溶媒に分散しやすいと考えることができる。本発明におけるカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法では、カーボンナノチューブと炭素不純物の溶媒との親和性の違いを利用することで、カーボンナノチューブと炭素不純物の分離精製が達成される。さらに、同様の理由により、構造欠陥の多いカーボンナノチューブと構造欠陥の少ないカーボンナノチューブの分離精製も達成される。また、カーボンナノチューブのグラファイト層に官能基を付与した修飾カーボンナノチューブと未処理のカーボンナノチューブを分離精製することもできる。   Carbon impurities such as amorphous carbon and nanoparticles have many functional groups such as a hydroxyl group, a carboxyl group, and a carbonyl group because of their structure, and can be considered to be easily dispersed in a highly polar solvent. In the method for purifying a composition containing carbon nanotubes in the present invention, separation and purification of carbon nanotubes and carbon impurities can be achieved by utilizing the difference in affinity between carbon nanotubes and a solvent for carbon impurities. Furthermore, for the same reason, separation and purification of carbon nanotubes with many structural defects and carbon nanotubes with few structural defects can be achieved. Moreover, the modified carbon nanotube which provided the functional group to the graphite layer of the carbon nanotube, and the untreated carbon nanotube can be separated and purified.

通常、カーボンナノチューブを含有する組成物には、カーボンナノチューブを製造する時に使用する固体触媒が混入しているが、同様に、カーボンナノチューブと固体触媒の溶媒との親和性の違いを利用することで、カーボンナノチューブと固体触媒の分離精製が達成される。また、カーボンナノチューブと固体触媒の比重の違いを利用することによっても、カーボンナノチューブと固体触媒の分離精製が達成される。   Normally, a composition containing carbon nanotubes contains a solid catalyst used when producing carbon nanotubes. Similarly, by utilizing the difference in affinity between the carbon nanotubes and the solvent of the solid catalyst. Separation and purification of the carbon nanotube and the solid catalyst are achieved. Further, separation and purification of the carbon nanotube and the solid catalyst can be achieved also by utilizing the difference in specific gravity between the carbon nanotube and the solid catalyst.

本発明のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法によって、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が得られる理由を以下に説明する。カーボンナノチューブのグラファイト層は炭素六員環で構成されており、グラファイト層の表面はパイ電子で覆われている。カーボンナノチューブのグラファイト層に、炭素原子の欠落などによる構造的欠陥が存在すると、カーボンナノチューブの耐熱性や機械的強度は低下する。また、カーボンナノチューブのグラファイト層に、不対電子対や官能基、付着物などによる電子的欠陥が存在すると、カーボンナノチューブの導電性は低下する。つまり、カーボンナノチューブのグラファイト層に構造的欠陥や電子的欠陥が多いと、カーボンナノチューブの耐熱性、機械的強度、導電性、は失われる。本発明におけるカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法は、従来の様に過激な酸処理を必要としないため、カーボンナノチューブのグラファイト層に構造的欠陥や電子的欠陥が生じることなく、カーボンナノチューブの純度を高めることができる。このようなカーボンナノチューブは、燃料電池やリチウム2次電池用負極材、樹脂や有機半導体との複合材料からなる高強度樹脂、導電性樹脂、電磁波シールド材、走査型トンネル顕微鏡用プローブ、電界電子放出源、ナノピンセット、吸着材料、医療用ナノカプセル、MRI造影剤などの用途に好適な材料となりうる。   The reason why carbon nanotubes excellent in heat resistance, mechanical strength, and conductivity can be obtained by the method for purifying a composition containing carbon nanotubes of the present invention will be described below. The graphite layer of the carbon nanotube is composed of a carbon six-membered ring, and the surface of the graphite layer is covered with pi electrons. If there is a structural defect in the graphite layer of the carbon nanotube due to a lack of carbon atoms, the heat resistance and mechanical strength of the carbon nanotube are lowered. In addition, if there are electronic defects due to unpaired electron pairs, functional groups, and deposits in the graphite layer of the carbon nanotube, the conductivity of the carbon nanotube is lowered. That is, if the graphite layer of the carbon nanotube has many structural defects and electronic defects, the heat resistance, mechanical strength, and conductivity of the carbon nanotube are lost. Since the method for purifying a composition containing carbon nanotubes in the present invention does not require an extreme acid treatment as in the prior art, structural defects and electronic defects are not generated in the graphite layer of carbon nanotubes. Purity can be increased. Such carbon nanotubes are used for negative electrodes for fuel cells and lithium secondary batteries, high-strength resins made of composite materials with resins and organic semiconductors, conductive resins, electromagnetic shielding materials, probes for scanning tunneling microscopes, field electron emission. It can be a material suitable for applications such as a source, nanotweezers, adsorption material, medical nanocapsule, and MRI contrast agent.

カーボンナノチューブのグラファイト層の欠陥は、例えば以下の方法で評価することができる。共鳴ラマン散乱測定法の測定により得られるスペクトルで、1550〜1650cm-1の範囲内で最大のピーク強度をG、1300〜1400cm-1の範囲内で最大のピーク強度をDとしたときに、G/D比で評価することができる。Gはグラファイト構造に起因したピークで、Dはグラファイト構造の欠陥に起因したピークであり、グラファイト構造に欠陥が多いと、G/D比は小さくなる。つまり、G/D比が大きいカーボンナノチューブほど、グラファイト層に欠陥が少なく、耐熱性、機械的強度、導電性、に優れると考える。また、大気雰囲気中で10℃/分で昇温して900℃まで熱分析を行ったとき、温度300〜900℃の範囲の発熱ピーク温度で評価することができる。カーボンナノチューブのグラファイト層に欠陥が多いと、発熱ピーク温度は低くなる。つまり、発熱ピーク温度が高いカーボンナノチューブほど、グラファイト層に欠陥が少なく、耐熱性、機械的強度、導電性に優れると考える。このことから、本発明のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法によって得た精製後のカーボンナノチューブ組成物が、精製前のカーボンナノチューブを含有する組成物とG/D比、発熱ピーク温度が同等の場合は、カーボンナノチューブのグラファイト層に構造的欠陥や電子的欠陥が生じることなく、カーボンナノチューブの純度を高めることができたと考える。また、本発明のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法によって得た精製後のカーボンナノチューブ組成物が、精製前のカーボンナノチューブを含有する組成物よりもG/D比が大きい場合や、発熱ピーク温度が高い場合は、カーボンナノチューブと炭素不純物の分離精製や、構造欠陥の多いカーボンナノチューブと構造欠陥の少ないカーボンナノチューブの分離精製ができたと考える。 The defect of the graphite layer of the carbon nanotube can be evaluated by, for example, the following method. In the spectrum obtained by measuring of resonance Raman scattering measurement method, a maximum peak intensity in the range of 1550~1650cm -1 G, the maximum peak intensity is D within the 1300~1400cm -1, G / D ratio can be evaluated. G is a peak attributed to the graphite structure, D is a peak attributed to a defect in the graphite structure, and if the graphite structure has many defects, the G / D ratio decreases. That is, it is considered that a carbon nanotube having a larger G / D ratio has fewer defects in the graphite layer and is superior in heat resistance, mechanical strength, and conductivity. In addition, when a thermal analysis is performed up to 900 ° C. by raising the temperature at 10 ° C./min in the air atmosphere, the evaluation can be made with an exothermic peak temperature in the range of 300 to 900 ° C. When there are many defects in the graphite layer of the carbon nanotube, the exothermic peak temperature becomes low. That is, it is considered that a carbon nanotube having a higher exothermic peak temperature has fewer defects in the graphite layer and is superior in heat resistance, mechanical strength, and conductivity. From this, the purified carbon nanotube composition obtained by the method for purifying a composition containing carbon nanotubes of the present invention has the same G / D ratio and exothermic peak temperature as the composition containing carbon nanotubes before purification. In this case, it is considered that the purity of the carbon nanotube could be increased without causing structural defects and electronic defects in the graphite layer of the carbon nanotube. Further, when the purified carbon nanotube composition obtained by the method for purifying a composition containing carbon nanotubes of the present invention has a larger G / D ratio than the composition containing carbon nanotubes before purification, When the temperature is high, it is considered that separation and purification of carbon nanotubes and carbon impurities, and separation and purification of carbon nanotubes with many structural defects and carbon nanotubes with few structural defects were achieved.

以下、より具体的に本発明のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法の操作を説明する。一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体を容器に入れ、そこにカーボンナノチューブを含有する組成物を投入し、静置する。しばらくすると、カーボンナノチューブが多く含まれる溶液部と、カーボンナノチューブ以外の成分が多く含まれる溶液部に分かれる。例えば、カーボンナノチューブが多く含まれる溶液部が底部(沈殿)で、カーボンナノチューブ以外の成分が多く含まれる溶液部が上部(上澄み)である。この溶液の上部と底部をそれぞれ個別に回収することで、カーボンナノチューブの純度を高めることができる。回収したカーボンナノチューブが多く含まれる溶液部は、再び一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体に加えて、静置後、カーボンナノチューブが多く含まれる溶液部と、カーボンナノチューブ以外の成分が多く含まれる溶液部をそれぞれ個別に回収し、さらにカーボンナノチューブの純度を高めることもできる。また、回収したカーボンナノチューブが多く含まれる溶液部を固液分離し、純度を高めたカーボンナノチューブを固体として得ることもできる。同様に、回収したカーボンナノチューブ以外の成分が多く含まれる溶液部を、再び一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体に加えて、静置後、カーボンナノチューブが多く含まれる溶液部と、カーボンナノチューブ以外の成分が多く含まれる溶液部をそれぞれ個別に回収し、カーボンナノチューブの回収率を高めることもできるし、回収したカーボンナノチューブ以外の成分が多く含まれる溶液部を固液分離し、カーボンナノチューブ以外の成分を固体として得ることもできる。   Hereinafter, the operation of the method for purifying a composition containing the carbon nanotube of the present invention will be described more specifically. A liquid containing one or more kinds of compounds represented by the general formula (1) is put in a container, and a composition containing carbon nanotubes is put into the container and allowed to stand. After a while, it is divided into a solution part containing a lot of carbon nanotubes and a solution part containing a lot of components other than carbon nanotubes. For example, the solution part containing a large amount of carbon nanotubes is the bottom part (precipitation), and the solution part containing many components other than carbon nanotubes is the top part (supernatant). By individually collecting the top and bottom of the solution, the purity of the carbon nanotube can be increased. The solution part containing a large amount of recovered carbon nanotubes is again added to a liquid containing one or more compounds represented by the general formula (1), and after standing, the solution part containing many carbon nanotubes and components other than carbon nanotubes It is also possible to individually collect the solution portions containing a large amount of carbon and further increase the purity of the carbon nanotubes. Moreover, the solution part containing many recovered carbon nanotubes can be solid-liquid separated to obtain carbon nanotubes with increased purity as a solid. Similarly, a solution part containing a large amount of components other than the recovered carbon nanotubes is added again to a liquid containing one or more compounds represented by the general formula (1), and after standing, In addition, each of the solution parts containing a large amount of components other than carbon nanotubes can be individually collected, and the recovery rate of carbon nanotubes can be increased, or the solution part containing many components other than the collected carbon nanotubes can be solid-liquid separated, Components other than carbon nanotubes can also be obtained as a solid.

また、本発明のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法によって得た純度を高めたカーボンナノチューブを、酸性水溶液やアルカリ水溶液と接触させ、残りの固体触媒を除去して、さらに純度を高めたカーボンナノチューブを得ることもできる。この時、本発明のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法によって得た、純度を高めたカーボンナノチューブに含まれる固体触媒の量は少量であるので、酸処理やアルカリ処理の条件をマイルドにでき、欠陥の少ない用途特性に優れたカーボンナノチューブを得ることができる。酸性水溶液の種類としては、フッ化水素酸、硫酸、塩酸、硝酸などの水溶液を用いることができ、これらを単独で用いても、2種類以上混合して用いても構わない。アルカリ性水溶液の種類としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、アンモニアなどの水溶液を用いることができる。これらを単独で用いても、混合して用いても構わない。   In addition, carbon nanotubes having increased purity obtained by the method for purifying a composition containing carbon nanotubes of the present invention are brought into contact with an acidic aqueous solution or an alkaline aqueous solution, and the remaining solid catalyst is removed to further increase the purity of the carbon. Nanotubes can also be obtained. At this time, since the amount of the solid catalyst contained in the carbon nanotubes with increased purity obtained by the method for purifying a composition containing carbon nanotubes of the present invention is small, the conditions for acid treatment and alkali treatment can be made mild. Thus, it is possible to obtain a carbon nanotube excellent in application characteristics with few defects. As the kind of acidic aqueous solution, aqueous solutions such as hydrofluoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid can be used, and these may be used alone or in combination of two or more. As a kind of alkaline aqueous solution, aqueous solution, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium bicarbonate, ammonia, can be used, for example. These may be used alone or in combination.

本発明で使用する一般式(1)に示す化合物は、
ClHmXn・・・(1)
X=ハロゲン、O、N、Sのいずれかを含む置換基
l=1以上の原子価の許容される整数を表す
m=0または1以上の原子価の許容される整数を表す
n=0または1以上の原子価の許容される整数を表す
ただしn=m=0の場合は除く
であり、好ましくはl=1〜10、m=0〜22、n=0〜10(ただしn=m=0の場合は除く)、さらに好ましくはl=1〜6、m=0〜14、n=0〜6(ただしn=m=0の場合は除く)の範囲である。
The compound represented by the general formula (1) used in the present invention is:
ClHmXn (1)
X = substituent containing any one of halogen, O, N, and S = 1 = representing an allowable integer of 1 or more valence m = 0 or n = 0 representing an allowable integer of 1 or more valence Represents an acceptable integer of 1 or more valence, except when n = m = 0, preferably l = 1 to 10, m = 0 to 22, n = 0 to 10 (where n = m = 0 is excluded), and more preferably in the range of l = 1 to 6, m = 0 to 14, n = 0 to 6 (except when n = m = 0).

そして、一般式(1)で示される化合物は、
X=OH
l=1以上の原子価の許容される整数を表す
m=3以上の原子価の許容される整数を表す
n=1以上の原子価の許容される整数を表す
が好ましく、より好ましくはl=1〜10、m=3〜22、n=1〜10、さらに好ましくはl=1〜6、m=3〜14、n=1〜6の範囲であり、このような化合物を用いることでカーボンナノチューブの精製効率を向上できる。
And the compound shown by General formula (1) is
X = OH
l = 1 represents an acceptable integer with a valence of 1 or more, m = represents an acceptable integer with a valence of 3 or more, n = 1 represents an acceptable integer with a valence of 1 or more, more preferably l = 1-10, m = 3-22, n = 1-10, more preferably l = 1-6, m = 3-14, n = 1-6, and by using such a compound, carbon The purification efficiency of the nanotube can be improved.

さらに、一般式(1)で示される化合物は、
l=5以上の原子価の許容される整数を表す
m=5以上の原子価の許容される整数を表す
n=0
が好ましく、より好ましくはl=5〜10、m=5〜22、n=0、さらに好ましくはl=5〜6、m=5〜14、n=0の範囲であり、このような化合物を用いることで、さらにカーボンナノチューブの精製効率を向上できる。
Furthermore, the compound represented by the general formula (1) is:
l = represents an allowed integer with a valence of 5 or more m = represents an allowed integer with a valence of 5 or more n = 0
More preferably, l = 5 to 10, m = 5 to 22, n = 0, still more preferably l = 5 to 6, m = 5 to 14, and n = 0. By using it, the purification efficiency of carbon nanotubes can be further improved.

上記一般式(1)で示される化合物として、具体的には、例えば、二硫化炭素、四塩化炭素等の無機化合物、ペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、イソオクタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素化合物、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、1,2−ジブロモエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン、o−ジクロロベンゼン、ヨウ化メチル、ヨウ化エチル等のハロゲン化合物、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブチルアルコール、イソペンチルアルコール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、フェノール、ベンジルアルコール、クレゾール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン等のアルコール・フェノール類、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,4−ジオキサン、アニソール、1,2−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジシクロヘキシル−18−クラウン−6、メチルカルビトール、エチルカルビトール等のエーテル類、フルフラール、アセトン、エチルメチルケトン、シクロヘキサノン等のアルデヒド・ケトン類、ギ酸、酢酸、無水酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、酢酸エチル、酢酸ブチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等の酸および誘導体、アセトニトリル、プロピオニトリル、スクシノニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル、ニトロメタン、ニトロベンゼン、エチレンジアミン、ピリジン、ピペリジン、モルホリン、t−ペンチルアミン、ヘキシルアミン、アニリン等のニトロ化合物・アミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン等の硫黄化合物を挙げることができる。   Specific examples of the compound represented by the general formula (1) include inorganic compounds such as carbon disulfide and carbon tetrachloride, pentane, n-hexane, cyclohexane, isooctane, octane, benzene, toluene, xylene, and the like. Hydrocarbon compounds, chloroform, 1,2-dichloroethane, 1,2-dibromoethane, trichloroethylene, tetrachloroethylene, chlorobenzene, bromobenzene, o-dichlorobenzene, methyl iodide, ethyl iodide, and other halogen compounds, methanol, ethanol, 1 -Propanol, 2-propanol, 2,2,2-trifluoroethanol, 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, isopentyl alcohol, n-hexanol, cyclohexanol, ethylene glycol, propylene glycol 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, phenol, benzyl alcohol, cresol, diethylene glycol, triethylene glycol, glycerol and other alcohols and phenols, diethyl ether, diisopropyl ether, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,4-dioxane, anisole, 1,2-dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, dicyclohexyl-18-crown-6, ethers such as methyl carbitol, ethyl carbitol, aldehydes and ketones such as furfural, acetone, ethyl methyl ketone, cyclohexanone, formic acid, acetic acid, Acetic anhydride, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, ethyl acetate, butyl acetate, ethylene carbonate, propylene carbonate, formamide, N-methyl Acids and derivatives such as formamide, N, N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, nitriles such as acetonitrile, propionitrile, succinonitrile, benzonitrile, nitromethane, nitrobenzene, ethylenediamine, pyridine Nitro compounds and amines such as piperidine, morpholine, t-pentylamine, hexylamine and aniline, and sulfur compounds such as dimethyl sulfoxide and sulfolane.

より好ましい化合物として、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブチルアルコール、イソペンチルアルコール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、フェノール、ベンジルアルコール、クレゾール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン等のアルコール・フェノール類を挙げることができる。   More preferable compounds include, for example, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 2,2,2-trifluoroethanol, 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, isopentyl alcohol, n-hexanol, and cyclohexanol. And alcohol / phenols such as ethylene glycol, propylene glycol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, phenol, benzyl alcohol, cresol, diethylene glycol, triethylene glycol, and glycerin.

さらに好ましい化合物として、例えば、ペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、イソオクタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素化合物を挙げることができる。   More preferable compounds include hydrocarbon compounds such as pentane, n-hexane, cyclohexane, isooctane, octane, benzene, toluene and xylene.

特に好ましい化合物として、例えば、ペンタノール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール、n−ヘキサン、シクロヘキサンを挙げることができる。   Particularly preferred compounds include, for example, pentanol, n-hexanol, cyclohexanol, n-hexane, and cyclohexane.

カーボンナノチューブを含有する組成物を一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体に浸す際の、カーボンナノチューブを含有する組成物の量と一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体の量としては、カーボンナノチューブを含有する組成物1gに対して、一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体の量が1〜1000mlであり、好ましくは2〜500mlであり、特に好ましくは5〜200mlである。   When the composition containing carbon nanotubes is immersed in a liquid containing one or more compounds represented by general formula (1), the amount of the composition containing carbon nanotubes and one or more compounds represented by general formula (1) are contained. The amount of the liquid is 1 to 1000 ml, preferably 2 to 500 ml, and more preferably 2 to 500 ml, with respect to 1 g of the composition containing carbon nanotubes. Preferably it is 5-200 ml.

一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体を入れる容器としては、耐薬品製の容器であれば特に限定されることはなく、例えば、ガラス、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、テフロン、FRP、CFRPからなる容器を用いることができる。なかでも、分液が容易な構造を持つ容器を使用すると、カーボンナノチューブが多く含まれる溶液部と、カーボンナノチューブ以外の成分が多く含まれる溶液部をそれぞれ個別に回収する操作が容易となり好ましい。少量の取り扱い(実験室レベルでの取り扱い)であれば、ビーカーや三角フラスコなど公知の器具を使用でき、なかでも、分液ロートを使用すると、カーボンナノチューブが多く含まれる溶液部と、カーボンナノチューブ以外の成分が多く含まれる溶液部をそれぞれ個別に回収する操作が容易となり好ましい。   The container for containing a liquid containing one or more compounds represented by the general formula (1) is not particularly limited as long as it is a chemical-resistant container. For example, glass, polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride, Teflon, A container made of FRP or CFRP can be used. In particular, it is preferable to use a container having a structure that allows easy liquid separation because the operation of individually collecting the solution part containing a large amount of carbon nanotubes and the solution part containing a large amount of components other than carbon nanotubes is facilitated. For small amounts of handling (laboratory level handling), you can use well-known instruments such as beakers and Erlenmeyer flasks. Especially, when using a separatory funnel, a solution part containing a lot of carbon nanotubes, and other than carbon nanotubes The operation of individually recovering the solution parts containing a large amount of these components is facilitated, which is preferable.

さらに、カーボンナノチューブを含有する組成物を浸す液体が、2種類以上の成分を含み、2つ以上の層に分かれた液体とすることで、カーボンナノチューブの精製効率を向上できる。この理由は、カーボンナノチューブとの親和性が強い液体層と、炭素不純物、固体触媒の溶媒との親和性が強い液体層の2つ以上の層を用いて、それぞれの層を液液分離することで、容易且つ高効率でカーボンナノチューブを多く含む溶液部と、カーボンナノチューブ以外の不純物を多く含む溶液部をそれぞれ個別に回収できるためである。   Furthermore, the purification efficiency of a carbon nanotube can be improved by making the liquid which immerses the composition containing a carbon nanotube into a liquid which contains two or more types of components and was divided into two or more layers. The reason for this is that two or more layers of a liquid layer having a strong affinity for carbon nanotubes and a liquid layer having a strong affinity for carbon impurities and a solvent for a solid catalyst are used for liquid-liquid separation of each layer. This is because the solution part containing a large amount of carbon nanotubes and the solution part containing a large amount of impurities other than the carbon nanotubes can be collected individually with ease and high efficiency.

中でも、2つ以上の層に分かれた液体各層を構成する液体の溶解度パラメータ(SP値)の差が10以上であると、カーボンナノチューブと炭素不純物、固体触媒の溶媒との親和性の違いをより積極的に利用することができる。SP値の差が15以上であると、より好ましい。例えば、水と有機溶媒の2つの層に分かれた液体を用いる場合、水のSP値は23.4であるから、SP値が13.4以下の有機溶媒を用いることが好ましく、SP値が8.4以下の有機溶媒を用いることがより好ましい。より具体的には、例えば、水と炭化水素化合物からなる液体の組み合わせであり、水とペンタノール、水とn−ヘキサノール、水とシクロヘキサノール、水とシクロヘキサン、水とn−ヘキサンの組み合わせが好ましく、水とシクロヘキサン、水とn−ヘキサンの組み合わせが特に好ましい。   Above all, when the difference in solubility parameter (SP value) of the liquid constituting each of the liquids divided into two or more layers is 10 or more, the difference in affinity between the carbon nanotube and the carbon impurity and the solvent of the solid catalyst is further increased. Can be actively used. The difference in SP value is more preferably 15 or more. For example, when a liquid separated into two layers of water and an organic solvent is used, since the SP value of water is 23.4, it is preferable to use an organic solvent having an SP value of 13.4 or less, and an SP value of 8 It is more preferable to use an organic solvent of .4 or less. More specifically, for example, a combination of water and a hydrocarbon compound, which is preferably a combination of water and pentanol, water and n-hexanol, water and cyclohexanol, water and cyclohexane, water and n-hexane. A combination of water and cyclohexane, water and n-hexane is particularly preferred.

そして、水は極性が大きいため、カーボンナノチューブを含有する組成物を浸す液体として、水を含むと、カーボンナノチューブと炭素不純物、固体触媒を効率よくそれぞれ個別に回収できる。特に、前述したように水と有機溶媒の少なくとも2つ以上の層に分かれた液体を用いることが効果的である。また、水はコスト面で効果的である。カーボンナノチューブを含有する組成物を浸す、一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体中に占める水の割合としては、5〜95重量%が好ましく、より好ましくは20〜90重量%であり、特に好ましくは30〜80重量%である。   And since water has a large polarity, when water is included as a liquid in which the composition containing carbon nanotubes is immersed, the carbon nanotubes, carbon impurities, and solid catalyst can be recovered individually and efficiently. In particular, as described above, it is effective to use a liquid separated into at least two layers of water and an organic solvent. Moreover, water is effective in terms of cost. The ratio of water in the liquid containing one or more compounds represented by the general formula (1) soaking the composition containing carbon nanotubes is preferably 5 to 95% by weight, more preferably 20 to 90% by weight. It is particularly preferably 30 to 80% by weight.

また、カーボンナノチューブを含有する組成物を浸す液体として、水の代わりに塩化ナトリウム濃度0.1wt%以上の塩化ナトリウム水溶液を用いると、カーボンナノチューブと炭素不純物、固体触媒をより効率よくそれぞれ個別に回収できる。特に、前述したように塩化ナトリウム水溶液と有機溶媒の少なくとも2つ以上の層に分かれた液体を用いることが効果的である。水と比較して塩化ナトリウム水溶液を用いた方が、塩析の効果により、カーボンナノチューブの回収効率が向上する。カーボンナノチューブを含有する組成物を浸す、一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体中に占める塩化ナトリウム水溶液の割合としては、5〜95重量%が好ましく、より好ましくは20〜90重量%であり、特に好ましくは30〜80重量%である。塩化ナトリウム水溶液の濃度は、0.1wt%以上、好ましくは1wt%以上、より好ましくは5wt%以上が、塩析効果を高めることができ好ましい。   In addition, if a sodium chloride aqueous solution with a sodium chloride concentration of 0.1 wt% or more is used instead of water as a liquid for immersing the composition containing carbon nanotubes, the carbon nanotubes, carbon impurities, and solid catalyst are more efficiently recovered individually. it can. In particular, as described above, it is effective to use a liquid separated into at least two layers of an aqueous sodium chloride solution and an organic solvent. Compared with water, the recovery efficiency of carbon nanotubes is improved by using a sodium chloride aqueous solution due to the effect of salting out. The ratio of the sodium chloride aqueous solution in the liquid containing one or more compounds represented by the general formula (1) soaking the composition containing carbon nanotubes is preferably 5 to 95% by weight, more preferably 20 to 90% by weight. %, Particularly preferably 30 to 80% by weight. The concentration of the sodium chloride aqueous solution is preferably 0.1 wt% or more, preferably 1 wt% or more, and more preferably 5 wt% or more because the salting out effect can be enhanced.

さらに、カーボンナノチューブを含有する組成物を浸す液体として、水の代わりにpH6以下の酸性水溶液を含むと、カーボンナノチューブを含む組成物のゼータ電位を調整でき、カーボンナノチューブや固体触媒の凝集を防ぐことができ、カーボンナノチューブと炭素不純物、固体触媒を効率よくそれぞれ個別に回収できる。特に、前述したように酸性水溶液と有機溶媒の少なくとも2つ以上の層に分かれた液体を用いることが効果的である。酸性水溶液の種類としては、フッ化水素酸、硫酸、塩酸、硝酸などの水溶液を用いることができ、これらを単独で用いても、2種類以上混合して用いても構わない。カーボンナノチューブを含有する組成物を浸す、一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体中に占める酸性水溶液の割合としては、5〜95重量%が好ましく、より好ましくは20〜90重量%であり、特に好ましくは30〜80重量%である。   Furthermore, when an acidic aqueous solution having a pH of 6 or less is included instead of water as a liquid in which the composition containing carbon nanotubes is immersed, the zeta potential of the composition containing carbon nanotubes can be adjusted, and aggregation of carbon nanotubes and solid catalysts can be prevented. The carbon nanotubes, carbon impurities, and solid catalyst can be recovered individually and efficiently. In particular, as described above, it is effective to use a liquid separated into at least two layers of an acidic aqueous solution and an organic solvent. As the kind of acidic aqueous solution, aqueous solutions such as hydrofluoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid can be used, and these may be used alone or in combination of two or more. The proportion of the acidic aqueous solution in the liquid containing one or more compounds represented by the general formula (1) soaking the composition containing carbon nanotubes is preferably 5 to 95% by weight, more preferably 20 to 90% by weight. And particularly preferably 30 to 80% by weight.

また、カーボンナノチューブを含有する組成物を浸す液体として、水の代わりにpH8以上のアルカリ性水溶液を含むと、カーボンナノチューブを含む組成物のゼータ電位を調整でき、カーボンナノチューブや固体触媒の凝集を防ぐことができ、カーボンナノチューブと炭素不純物、固体触媒を効率よくそれぞれ個別に回収できる。特に、前述したようにアルカリ性水溶液と有機溶媒の少なくとも2つ以上の層に分かれた液体を用いることが効果的である。アルカリ性水溶液の種類としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、アンモニアなどの水溶液を用いることができる。これらを単独で用いても、混合して用いても構わない。カーボンナノチューブを含有する組成物を浸す、一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体中に占めるアルカリ性水溶液の割合としては、5〜95重量%が好ましく、より好ましくは20〜90重量%であり、特に好ましくは30〜80重量%である。   In addition, when an alkaline aqueous solution having a pH of 8 or higher is used instead of water as a liquid for immersing a composition containing carbon nanotubes, the zeta potential of the composition containing carbon nanotubes can be adjusted, and aggregation of carbon nanotubes and solid catalysts can be prevented. The carbon nanotubes, carbon impurities, and solid catalyst can be recovered individually and efficiently. In particular, as described above, it is effective to use a liquid divided into at least two layers of an alkaline aqueous solution and an organic solvent. As a kind of alkaline aqueous solution, aqueous solution, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium bicarbonate, ammonia, can be used, for example. These may be used alone or in combination. The proportion of the alkaline aqueous solution in the liquid containing one or more compounds represented by the general formula (1) soaking the composition containing carbon nanotubes is preferably 5 to 95% by weight, more preferably 20 to 90% by weight. And particularly preferably 30 to 80% by weight.

カーボンナノチューブを含有する組成物を液体に浸した後、カーボンナノチューブが多く含まれる溶液部と、カーボンナノチューブを含有する組成物に含まれるカーボンナノチューブ以外の成分を多く含む溶液部を個別に回収する前に、撹拌処理を行うと、カーボンナノチューブと炭素不純物、固体触媒を効率よくそれぞれ個別に回収できる。撹拌処理は、スターラーやスリーワンモーターと撹拌羽根を用いた通常の撹拌で良く、カーボンナノチューブのグラファイト層に構造的欠陥や電子的欠陥が生じにくいことや、スケールアップが容易であり工業化に向いている利点がある。アトライター(回転数は100rpm以上が好ましい)、ボールミル(ボールの衝撃は1G以上が好ましい)等の機械的衝撃を加える攪拌でもよい。   After soaking a composition containing carbon nanotubes in a liquid, before individually collecting a solution part containing a lot of carbon nanotubes and a solution part containing a lot of components other than carbon nanotubes contained in a composition containing carbon nanotubes In addition, when the agitation treatment is performed, the carbon nanotube, the carbon impurity, and the solid catalyst can be recovered individually and efficiently. The agitation process may be normal agitation using a stirrer or three-one motor and agitation blades, and structural or electronic defects are less likely to occur in the graphite layer of carbon nanotubes, and it is easy to scale up and is suitable for industrialization. There are advantages. Stirring that applies mechanical impact such as an attritor (preferably the rotation speed is 100 rpm or more) and a ball mill (ball impact is preferably 1 G or more) may be used.

また、カーボンナノチューブを含有する組成物を液体に浸した後、カーボンナノチューブが多く含まれる溶液部と、カーボンナノチューブを含有する組成物に含まれるカーボンナノチューブ以外の成分を多く含む溶液部を個別に回収する前に、超音波処理を行うと、カーボンナノチューブと炭素不純物、固体触媒をさらに効率よくそれぞれ個別に回収できる。超音波処理は、出力が大きいものほど良く、10W以上、好ましくは20W以上、さらに好ましくは50W以上であることが好ましい。   In addition, after the composition containing carbon nanotubes is immersed in a liquid, the solution part containing a lot of carbon nanotubes and the solution part containing a lot of components other than the carbon nanotubes contained in the composition containing carbon nanotubes are individually collected. If the ultrasonic treatment is performed before the carbon nanotube, the carbon nanotube, the carbon impurity, and the solid catalyst can be recovered individually and more efficiently. The higher the output of the ultrasonic treatment, the better. 10W or more, preferably 20W or more, more preferably 50W or more.

さらに、カーボンナノチューブを含有する組成物を液体に浸した後、カーボンナノチューブが多く含まれる溶液部と、カーボンナノチューブを含有する組成物に含まれるカーボンナノチューブ以外の成分を多く含む溶液部を個別に回収する前に、遠心分離処理を行うことで、カーボンナノチューブと炭素不純物、固体触媒を効率よくそれぞれ個別に回収できる。遠心分離処理は、遠心加速度500(×g)以上、好ましくは1000(×g)以上が、カーボンナノチューブの精製効率を高めることから好ましい。   Furthermore, after the composition containing carbon nanotubes is immersed in a liquid, the solution part containing a lot of carbon nanotubes and the solution part containing a lot of components other than the carbon nanotubes contained in the composition containing carbon nanotubes are individually collected. The carbon nanotube, the carbon impurity, and the solid catalyst can be recovered individually and efficiently by performing a centrifugal separation process. In the centrifugal separation treatment, a centrifugal acceleration of 500 (× g) or more, preferably 1000 (× g) or more is preferable because the purification efficiency of carbon nanotubes is improved.

さらに、カーボンナノチューブを含有する組成物に、200〜800℃で酸素を接触させた後、液体に浸すことで、カーボンナノチューブの精製効率を向上できる。カーボンナノチューブの製造に使用された固体触媒は、表面が炭素で覆われた形態でカーボンナノチューブを含有する組成物中に存在する。この状態に200〜800℃で酸素を接触させ、固体触媒表面の炭素を取り除いた後、液体に浸すことで、カーボンナノチューブと炭素不純物、固体触媒を効率よくそれぞれ個別に回収できる。カーボンナノチューブを含有する組成物に酸素を接触させる際の温度は、組成物中に存在する固体触媒を覆っている炭素が除去できる温度であれば良く、カーボンナノチューブのグラファイト層に欠陥が生じることなく高収率で回収できることから、200〜800℃、好ましくは300〜600℃、より好ましくは350〜500℃の温度が好適である。酸素と接触させる時間は、カーボンナノチューブのグラファイト層に欠陥が生じない範囲で任意に選ぶことができる。   Furthermore, after making oxygen contact the composition containing a carbon nanotube at 200-800 degreeC, the refinement | purification efficiency of a carbon nanotube can be improved by immersing in a liquid. The solid catalyst used for the production of carbon nanotubes is present in a composition containing carbon nanotubes in a form whose surface is covered with carbon. In this state, oxygen is contacted at 200 to 800 ° C., carbon on the surface of the solid catalyst is removed, and the carbon nanotubes, carbon impurities, and solid catalyst can be recovered individually and efficiently by immersing them in a liquid. The temperature at which oxygen is brought into contact with the composition containing carbon nanotubes may be a temperature at which carbon covering the solid catalyst present in the composition can be removed without causing defects in the graphite layer of the carbon nanotubes. A temperature of 200 to 800 ° C., preferably 300 to 600 ° C., more preferably 350 to 500 ° C. is suitable because it can be recovered with a high yield. The time for contacting with oxygen can be arbitrarily selected within a range in which no defects occur in the graphite layer of the carbon nanotube.

そして、上記のようなカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法は、精製前のカーボンナノチューブを含有する組成物のラマンG/D比(RI)と発熱ピーク温度(TI)に対して、精製後の純度を高めたカーボンナノチューブのラマンG/D比(RII)と発熱ピーク温度(TII)の関係が、RII≧RI、且つ、TII≧TIであ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となる。前述したように、ラマンG/D比が大きく、発熱ピーク温度が高いカーボンナノチューブは、耐熱性、機械的強度、導電性に優れる。このようなカーボンナノチューブは、燃料電池やリチウム2次電池用負極材、樹脂や有機半導体との複合材料からなる高強度樹脂、導電性樹脂、電磁波シールド材、走査型トンネル顕微鏡用プローブ、電界電子放出源、ナノピンセット、吸着材料、医療用ナノカプセル、MRI造影剤などの用途に好適な材料となる。   And the purification method of the composition containing a carbon nanotube as described above is obtained after purification with respect to the Raman G / D ratio (RI) and the exothermic peak temperature (TI) of the composition containing the carbon nanotube before purification. The composition containing carbon nanotubes, characterized in that the relationship between the Raman G / D ratio (RII) and the exothermic peak temperature (TII) of the carbon nanotubes with increased purity is RII ≧ RI and TII ≧ TI It becomes the purification method of the product. As described above, carbon nanotubes having a large Raman G / D ratio and a high exothermic peak temperature are excellent in heat resistance, mechanical strength, and conductivity. Such carbon nanotubes are used for negative electrodes for fuel cells and lithium secondary batteries, high-strength resins made of composite materials with resins and organic semiconductors, conductive resins, electromagnetic shielding materials, probes for scanning tunneling microscopes, field electron emission. It becomes a material suitable for uses such as a source, nanotweezers, adsorption material, medical nanocapsule, and MRI contrast agent.

本発明に用いるカーボンナノチューブの製造方法は、特に限定されるものではなく、前述したような様々な技術によって製造されたカーボンナノチューブを用いることができる。とりわけ、触媒化学気相成長法で製造したカーボンナノチューブを用いることが好ましい。以下、詳細にその理由を述べるが、ここにその理由を要約すると、カーボンナノチューブを安価に製造できるためコスト的に優れること、得られるカーボンナノチューブがグラファイト層の欠陥が少なく、直径の細い単層や2〜5層のカーボンナノチューブであるため特性的に優れていることによる。   The method for producing carbon nanotubes used in the present invention is not particularly limited, and carbon nanotubes produced by various techniques as described above can be used. In particular, it is preferable to use carbon nanotubes produced by catalytic chemical vapor deposition. The reason for this will be described in detail below. To summarize the reason, carbon nanotubes can be manufactured at a low cost, and the cost is excellent. This is because the carbon nanotube has 2 to 5 layers and is excellent in characteristics.

触媒化学気相成長法のより具体的な方法として、500〜1200℃の高温条件下で固体触媒と炭素含有化合物を接触させる方法が好ましい。この方法により、グラファイト層に欠陥が少ないカーボンナノチューブを安価に製造できる。   As a more specific method of the catalytic chemical vapor deposition method, a method in which a solid catalyst and a carbon-containing compound are brought into contact under a high temperature condition of 500 to 1200 ° C. is preferable. By this method, carbon nanotubes with few defects in the graphite layer can be produced at low cost.

固体触媒を構成する触媒金属の種類としては、元素周期表に定められた1族〜16族より選ばれる典型金属元素、遷移金属元素を少なくとも1種類以上含む金属元素を挙げることができる。中でも、触媒金属に、Co、Fe、Niより選ばれる金属元素を少なくとも1種類以上用いることで、グラファイト層の欠陥が少ないカーボンナノチューブを、収率良く合成することが可能となり好ましい。   As a kind of catalyst metal which comprises a solid catalyst, the metal element which contains at least 1 or more types of the typical metal element chosen from the 1st group-the 16th group defined in the periodic table of elements, and a transition metal element can be mentioned. Among these, the use of at least one metal element selected from Co, Fe, and Ni as the catalyst metal is preferable because carbon nanotubes with few defects in the graphite layer can be synthesized with high yield.

また、炭素含有化合物としては、気体、液体、固体いずれでも良いが、500〜1200℃の高温条件下でガス状となり固体触媒と接触することが、収率良くカーボンナノチューブが得られることから好ましい。炭素含有化合物の種類としては、炭素原子を含有していれば特に限定はないが、通常は一酸化炭素や炭化水素化合物であり、脂肪族であっても芳香族であってもよく、炭素炭素結合も飽和結合であっても不飽和結合を含んでいても良い。これらは、単独で使用しても、混合して使用しても構わない。芳香族の炭化水素では、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、クメン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、アントラセン又はこれらの混合物などを使用することができる。また、非芳香族の炭化水素では、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、エチレン、プロピレンもしくはアセチレン、又はこれらの混合物等を使用することができる。炭化水素では、酸素を含むもの、例えばメタノール若しくはエタノール、プロパノール、ブタノールのごときアルコール類、アセトンのごときケトン類、及びホルムアルデヒドもしくはアセトアルデヒドのごときアルデヒド類、トリオキサン、ジオキサン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテルのごときカルボン酸類、酢酸エチルなどのエステル類又はこれらの混合物であってもよい。   Further, the carbon-containing compound may be any of gas, liquid, and solid, but it is preferable that the carbon-containing compound is in a gaseous state under a high temperature condition of 500 to 1200 ° C. to come into contact with the solid catalyst because carbon nanotubes can be obtained with high yield. The type of carbon-containing compound is not particularly limited as long as it contains a carbon atom, but is usually carbon monoxide or a hydrocarbon compound, which may be aliphatic or aromatic, The bond may be a saturated bond or may contain an unsaturated bond. These may be used alone or in combination. As the aromatic hydrocarbon, for example, benzene, toluene, xylene, cumene, ethylbenzene, diethylbenzene, trimethylbenzene, naphthalene, phenanthrene, anthracene, or a mixture thereof can be used. As non-aromatic hydrocarbons, for example, methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, ethylene, propylene or acetylene, or a mixture thereof can be used. Hydrocarbons that contain oxygen, for example, alcohols such as methanol or ethanol, propanol, butanol, ketones such as acetone, and aldehydes such as formaldehyde or acetaldehyde, carboxylic acids such as trioxane, dioxane, dimethyl ether, diethyl ether, It may be an ester such as ethyl acetate or a mixture thereof.

炭素含有化合物は、窒素、アルゴン、水素、ヘリウム等の不活性ガスとの混合物を用いても、単独で用いても構わないが、固体触媒に炭素ガスが供給される反応場は、不活性ガス、または真空雰囲気下(減圧下)であることが、収率良くカーボンナノチューブが得られることから好ましい。   The carbon-containing compound may be a mixture with an inert gas such as nitrogen, argon, hydrogen, or helium, or may be used alone, but the reaction field where the carbon gas is supplied to the solid catalyst is an inert gas. Or in a vacuum atmosphere (reduced pressure) is preferred because carbon nanotubes can be obtained with good yield.

固体触媒と炭素含有化合物を接触させる温度は、500℃〜1200℃、好ましくは600℃〜1000℃である。温度が低いと収率良くカーボンナノチューブを得ることが困難になり、温度が高いと使用する反応器の材質に制約が生じる。   The temperature at which the solid catalyst is brought into contact with the carbon-containing compound is 500 ° C to 1200 ° C, preferably 600 ° C to 1000 ° C. If the temperature is low, it will be difficult to obtain carbon nanotubes with good yield, and if the temperature is high, the material of the reactor used will be limited.

固体触媒と炭素含有化合物の接触のさせ方は特に限定されない。例えば、固体触媒を加熱炉内に保持し、炭素含有化合物を加熱炉内に供給して加熱炉内で接触させる方法や、固体触媒を加熱炉で流動させ、炭素含有化合物を加熱炉内に供給して加熱炉内で接触させる方法などがある。   The method for contacting the solid catalyst with the carbon-containing compound is not particularly limited. For example, a solid catalyst is held in a heating furnace, a carbon-containing compound is supplied into the heating furnace and contacted in the heating furnace, or a solid catalyst is flowed in the heating furnace, and a carbon-containing compound is supplied into the heating furnace. Then, there is a method of contacting in a heating furnace.

さらに、上記カーボンナノチューブの製造方法において、固体担体に金属が担持された形態を特徴とする固体触媒を用いることで、直径の制御されたカーボンナノチューブを製造することができ好ましい。   Furthermore, in the carbon nanotube production method described above, it is preferable that a carbon nanotube with a controlled diameter can be produced by using a solid catalyst characterized in that a metal is supported on a solid support.

固体担体としては有機物でも無機物でも良いが、耐熱性の観点から無機物が好ましい。無機の固体担体としては、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化チタン、ケイ酸塩、珪藻土、アルミノシリケート、層状化合物、ゼオライト、活性炭、グラファイトなどを挙げることができる。中でも触媒金属が均一に担持できる無機多孔体が好ましい。特にゼオライトが好ましく、その理由は後述するが、品質の良いカーボンナノチューブが収率良く得られることによる。   The solid carrier may be organic or inorganic, but is preferably inorganic from the viewpoint of heat resistance. Examples of the inorganic solid support include silica, alumina, magnesium oxide, titanium oxide, silicate, diatomaceous earth, aluminosilicate, layered compound, zeolite, activated carbon, and graphite. Among these, an inorganic porous body capable of uniformly supporting the catalyst metal is preferable. Zeolite is particularly preferable, and the reason for this will be described later. This is because high-quality carbon nanotubes can be obtained with good yield.

固体担体の触媒金属の担持量は、好ましくは0.1重量%〜10.0重量%、より好ましくは0.5重量%〜5.0重量%であることが、直径の制御されたカーボンナノチューブを選択的に得られることから好ましい。   The supported amount of the catalyst metal of the solid support is preferably 0.1% by weight to 10.0% by weight, more preferably 0.5% by weight to 5.0% by weight. Is preferable because it can be selectively obtained.

固体担体への触媒金属の担持方法は特に限定されない。担持したい金属塩を溶解させた水や非水溶液中(例えばエタノール溶液)に、固体担体を含浸し、充分に分散混合した後、乾燥させ、空気中や不活性ガス中で高温(300〜600℃)で加熱することによって、固体担体表面に金属を担持することができる含浸法や、金属塩の水溶液またはアルコール量をなるべく少なくし、固体担体の細孔内に、該水溶液を吸着させ、余分な水溶液またはアルコールをろ過などで除去して乾燥させる平衡吸着法や、金属カチオンと固体担体のカチオンを水溶液中で交換するイオン交換法などが用いられる。また、含浸法や平行吸着法によって固体担体に金属塩を担持させた後に乾燥させ、窒素、水素、不活性ガスまたはその混合ガス中で高温(300〜900℃)で加熱することにより、担体の結晶表面に金属を担持させることもできる。金属塩を担持した後、空気中で焼成して金属酸化物にすることもできる。   The method for supporting the catalytic metal on the solid support is not particularly limited. A solid support is impregnated in water or a non-aqueous solution (for example, ethanol solution) in which a metal salt to be supported is dissolved, sufficiently dispersed and mixed, dried, and then dried in air or an inert gas at a high temperature (300 to 600 ° C). ), The impregnation method capable of supporting the metal on the surface of the solid support, the amount of the aqueous solution of metal salt or the amount of alcohol is reduced as much as possible, the aqueous solution is adsorbed in the pores of the solid support, An equilibrium adsorption method in which an aqueous solution or alcohol is removed by filtration or the like, and an ion exchange method in which a metal cation and a cation of a solid support are exchanged in an aqueous solution are used. In addition, after a metal salt is supported on a solid support by an impregnation method or a parallel adsorption method, it is dried and heated at a high temperature (300 to 900 ° C.) in nitrogen, hydrogen, an inert gas or a mixed gas thereof, thereby A metal can be supported on the crystal surface. After loading the metal salt, it can be fired in air to form a metal oxide.

上記の方法で用いる金属塩は特に限定されない。硝酸塩、酢酸塩、硫酸塩などの無機酸塩、エチレンジアミン4酢酸錯体やアセチルアセトナート錯体のような錯塩、金属のハロゲン化物、有機錯塩などが用いられる。   The metal salt used in the above method is not particularly limited. Inorganic acid salts such as nitrates, acetates and sulfates, complex salts such as ethylenediaminetetraacetic acid complexes and acetylacetonate complexes, metal halides, organic complex salts and the like are used.

また、固体担体にゼオライトを用いることが、グラファイト層の欠陥が少ない単層や2〜5層の直径の細いカーボンナノチューブを主成分とする、カーボンナノチューブを含有する組成物を製造することができ特に好ましい。   In addition, the use of zeolite as a solid support can produce a composition containing carbon nanotubes, mainly composed of a single layer with few defects in the graphite layer or carbon nanotubes having a thin diameter of 2 to 5 layers. preferable.

ゼオライトとは、分子サイズの細孔径を有した結晶性無機酸化物である。分子サイズとは、世の中に存在する分子のサイズの範囲であり、一般的には、0.2から2nm程度の範囲を意味する。さらに具体的には、結晶性シリケート、結晶性アルミノシリケート、結晶性メタロシリケート、結晶性アルミノフォスフェート、あるいは結晶性メタロアルミノフォスフェート等で構成された結晶性マイクロポーラス物質のことである。結晶性シリケート、結晶性アルミノシリケート、結晶性メタロシリケート、結晶性アルミノフォスフェート、結晶性メタロアルミノフォスフェートの種類は特に制限がなく、例えば、アトラス オブ ゼオライト ストラクチュア タイプス(マイヤー、オルソン、バエロチャー、ゼオライツ、17(1/2)、1996)(Atlas of Zeolite Structure types(W. M. Meier, D. H. Olson, Ch. Baerlocher, Zeolites, 17(1/2), 1996))に掲載されている構造をもつ結晶性無機多孔性物質が挙げられる。また、本文献に掲載されているものに限定されるものではなく、近年次々と合成されている新規な構造を有するゼオライトも含む。好ましい構造は、入手が容易なFAU型、MFI型、MOR型、BEA型であるが、これに限定されない。   Zeolite is a crystalline inorganic oxide having a pore size of molecular size. The molecular size is a size range of molecules existing in the world, and generally means a range of about 0.2 to 2 nm. More specifically, it is a crystalline microporous material composed of crystalline silicate, crystalline aluminosilicate, crystalline metallosilicate, crystalline aluminophosphate, crystalline metalloaluminophosphate, or the like. There are no particular restrictions on the type of crystalline silicate, crystalline aluminosilicate, crystalline metallosilicate, crystalline aluminophosphate, crystalline metalloaluminophosphate, such as Atlas of Zeolite Structure Types (Meyer, Olson, Bauercher, Zeolites, 17 (1/2), 1996) (Atlas of Zeolite Structure types (WM Meier, DH Olson, Ch. Baerlocher, Zeolites, 17 (1/2), 1996)) Substances. Moreover, it is not limited to what is published in this literature, The zeolite which has the novel structure currently synthesized one after another is also included. Preferred structures are FAU type, MFI type, MOR type, and BEA type, which are easily available, but are not limited thereto.

カーボンナノチューブを含有する組成物が、固体触媒を含有することを特徴とする場合、本発明の方法によってカーボンナノチューブの純度を高めるだけでなく、固体触媒を回収、再利用する事が出来る。   When the composition containing carbon nanotubes is characterized by containing a solid catalyst, not only the purity of the carbon nanotubes can be increased by the method of the present invention, but also the solid catalyst can be recovered and reused.

特に固体触媒が、固体担体に金属が担持された形態であり、固体担体がゼオライトである場合、得られるカーボンナノチューブがグラファイト層の欠陥が少なく、直径の細い単層や2〜5層のカーボンナノチューブであるため特性的に優れていることにより、この固体触媒を再利用する効果は非常に大きい。   In particular, when the solid catalyst is a form in which a metal is supported on a solid support, and the solid support is a zeolite, the obtained carbon nanotubes have few defects in the graphite layer, and the single-walled thin nanotube or the 2-5 carbon nanotubes with a small diameter Therefore, since the characteristics are excellent, the effect of reusing this solid catalyst is very large.

このように、本発明はカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれるカーボンナノチューブ以外の成分を多く含む溶液部のうち、固体触媒が多く含まれる溶液部を回収し、この固体触媒を再利用することを特徴とするカーボンナノチューブの精製方法にも関わる。   As described above, the present invention recovers a solution part containing a large amount of a solid catalyst out of a solution part containing a large amount of components other than carbon nanotubes contained in a composition containing carbon nanotubes, and reuses the solid catalyst. It is related also to the purification method of the carbon nanotube characterized by this.

本発明の精製方法によって、不純物が除去でき、純度を高めたカーボンナノチューブが得られるばかりでなく、耐熱性、機械的強度、導電性に優れたカーボンナノチューブが高収率で得られる。このようなカーボンナノチューブは、燃料電池やリチウム2次電池用負極材、樹脂や有機半導体との複合材料からなる高強度樹脂、導電性樹脂、電磁波シールド材、走査型トンネル顕微鏡用プローブ、電界電子放出源、ナノピンセット、吸着材料、医療用ナノカプセル、MRI造影剤などの用途に好適な材料となる。   By the purification method of the present invention, not only carbon nanotubes with improved impurities can be removed, but also carbon nanotubes having excellent heat resistance, mechanical strength, and conductivity can be obtained in high yield. Such carbon nanotubes are used for negative electrodes for fuel cells and lithium secondary batteries, high-strength resins made of composite materials with resins and organic semiconductors, conductive resins, electromagnetic shielding materials, probes for scanning tunneling microscopes, field electron emission. It becomes a material suitable for uses such as a source, nanotweezers, adsorption material, medical nanocapsule, and MRI contrast agent.

カーボンナノチューブの中でも、単層や2〜5層のカーボンナノチューブが上記用途に優れると考えられ、特に2〜5層のカーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブに比べて耐熱性に優れることから上記用途に最適と考えられる。そして、本発明によるカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法を、単層や2〜5層のカーボンナノチューブを含有する組成物に用いることは、特に効果的である。ここでいう単層や2〜5層のカーボンナノチューブを含有する組成物とは、組成物に含まれるカーボンナノチューブの一部が、単層のカーボンナノチューブや、2〜5層のカーボンナノチューブで構成されていてもよい。好ましい状態としては、組成物に含まれるカーボンナノチューブの主成分が、単層のカーボンナノチューブ、および/または、2〜5層のカーボンナノチューブである状態である。従来の精製方法では、単層や2〜5層のカーボンナノチューブは、層数が少なく、耐熱性、機械的強度、導電性、が著しく失われ、収率も大幅に低下していた。このため、本発明によるカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法は、単層や2〜5層のカーボンナノチューブを含有する組成物に特に効果が高い。本発明による精製方法によって得られた単層や2〜5層のカーボンナノチューブは、上記用途に好適であり、中でも2〜5層のカーボンナノチューブが最適である。   Among carbon nanotubes, single-walled and 2-5 carbon nanotubes are considered to be excellent for the above applications, and especially 2-5 carbon nanotubes are superior in heat resistance compared to single-walled carbon nanotubes, making them ideal for the above applications. it is conceivable that. And it is especially effective to use the purification method of the composition containing the carbon nanotube by this invention for the composition containing a single-layer or a 2-5 layer carbon nanotube. As used herein, a composition containing single-walled or 2-5 carbon nanotubes means that a part of the carbon nanotubes contained in the composition is composed of single-walled carbon nanotubes or 2-5-walled carbon nanotubes. It may be. As a preferable state, the main component of the carbon nanotube contained in the composition is a single-walled carbon nanotube and / or a carbon nanotube having 2 to 5 layers. In the conventional purification method, single-walled or 2-5-walled carbon nanotubes have a small number of layers, and heat resistance, mechanical strength, and conductivity are remarkably lost, and the yield is also greatly reduced. Therefore, the method for purifying a composition containing carbon nanotubes according to the present invention is particularly effective for a composition containing single-walled or 2-5-layered carbon nanotubes. Single-walled or 2-5 carbon nanotubes obtained by the purification method according to the present invention are suitable for the above-mentioned applications, and 2-5 carbon nanotubes are most suitable.

また、本発明は、液体にカーボンナノチューブが0.01重量%以上含まれ、且つ液体中でのカーボンナノチューブのかさ密度が50g/リットル以下であるカーボンナノチューブ組成物にも関わる。このようなカーボンナノチューブ組成物は、これまでのように粉体による取り扱いの煩わしさがなく作業性に優れ、粉塵による人体への影響も少ない利点が考えられる。さらに、かさ密度が50g/リットルであることは、カーボンナノチューブ同士の絡まり合いが少なく、燃料電池やリチウム2次電池用負極材、樹脂や有機半導体との複合材料からなる高強度樹脂、導電性樹脂、電磁波シールド材の材料、走査型トンネル顕微鏡用プローブ、電界電子放出源、ナノピンセットの材料、吸着材料、医療用ナノカプセル、MRI造影剤の材料としての用途特性に優れると考えられる。かさ密度が小さいほど、カーボンナノチューブ同士の絡まり合いが少ないことを意味しており、著しく絡まり合いが少ない状態では、カーボンナノチューブ1本1本が液体中に分散しコロイド溶液状となる。本発明の組成物は、液体中に含まれるカーボンナノチューブの一部または全部がコロイド溶液状になっていても良いが、必ずしもその必要はなく、カーボンナノチューブが沈殿または浮遊している状態でも構わない。液体中に含まれるカーボンナノチューブの重量としては、0.01重量%以上であり、好ましくは0.01〜5重量%の範囲であり、より好ましくは0.01〜2.5重量%の範囲であり、特に好ましくは0.01〜1重量%の範囲である。液体中でのカーボンナノチューブのかさ密度としては、50g/リットル以下、好ましくは25g/リットル以下、より好ましくは10g/リットル以下であることが、カーボンナノチューブの絡まり合いが少なく、用途特性に優れることから好ましい。液体中でのカーボンナノチューブのかさ密度は、例えば次のようにして求めることができる。メスシリンダーに組成物を投入し、7日間静置後、カーボンナノチューブで満たされた部分の最上面の数値(A)を読みとる。次に、メスシリンダー内の組成物を固液分離、固体部分として回収したカーボンナノチューブを乾燥し秤量(B)する。(B)/(A)を計算することで、液体中でのカーボンナノチューブのかさ密度が求められる。   The present invention also relates to a carbon nanotube composition in which the liquid contains 0.01% by weight or more of carbon nanotubes and the bulk density of the carbon nanotubes in the liquid is 50 g / liter or less. Such a carbon nanotube composition is considered to be advantageous in that it is not troublesome to handle with powder as in the past, is excellent in workability, and has little influence on the human body due to dust. Furthermore, the bulk density of 50 g / liter is low in entanglement between carbon nanotubes, and is a high-strength resin or conductive resin made of a composite material of a fuel cell, a negative electrode material for a lithium secondary battery, a resin or an organic semiconductor. It is considered to be excellent in application characteristics as an electromagnetic shielding material, a scanning tunneling microscope probe, a field electron emission source, a nanotweezers material, an adsorbing material, a medical nanocapsule, and an MRI contrast medium. This means that the smaller the bulk density, the less the entanglement between the carbon nanotubes. In a state where the entanglement is extremely small, each carbon nanotube is dispersed in the liquid to form a colloidal solution. In the composition of the present invention, a part or all of the carbon nanotubes contained in the liquid may be in the form of a colloidal solution, but this is not necessarily required, and the carbon nanotubes may be precipitated or suspended. . The weight of the carbon nanotubes contained in the liquid is 0.01% by weight or more, preferably 0.01 to 5% by weight, more preferably 0.01 to 2.5% by weight. It is particularly preferably in the range of 0.01 to 1% by weight. The bulk density of the carbon nanotubes in the liquid is 50 g / liter or less, preferably 25 g / liter or less, more preferably 10 g / liter or less because the entanglement of the carbon nanotubes is small and the application characteristics are excellent. preferable. The bulk density of the carbon nanotubes in the liquid can be determined, for example, as follows. The composition is put into a graduated cylinder, allowed to stand for 7 days, and the numerical value (A) on the uppermost surface of the portion filled with carbon nanotubes is read. Next, the composition in the measuring cylinder is subjected to solid-liquid separation, and the carbon nanotubes recovered as a solid part are dried and weighed (B). By calculating (B) / (A), the bulk density of the carbon nanotubes in the liquid is obtained.

また、本発明は上記カーボンナノチューブ組成物に含まれる液体が、下記一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体であることを特徴とする、カーボンナノチューブ組成物にも関わる。
ClHmXn・・・(1)
X=ハロゲン、O、N、Sのいずれかを含む置換基
l=1以上の原子価の許容される整数を表す
m=0または1以上の原子価の許容される整数を表す
n=0または1以上の原子価の許容される整数を表す
ただしn=m=0の場合は除く
このようなカーボンナノチューブ組成物は、カーボンナノチューブ同士の絡まり合いがより少なく、前述した用途特性に優れることから好ましい。一般式(1)において、l=1以上、m=0以上、n=0以上(ただしn=m=0の場合は除く)であり、好ましくはl=1〜10、m=0〜22、n=0〜10(ただしn=m=0の場合は除く)、さらに好ましくはl=1〜6、m=0〜14、n=0〜6(ただしn=m=0の場合は除く)の範囲である。
The present invention also relates to a carbon nanotube composition, wherein the liquid contained in the carbon nanotube composition is a liquid containing one or more compounds represented by the following general formula (1).
ClHmXn (1)
X = substituent containing any one of halogen, O, N, and S = 1 = representing an allowable integer with a valence of 1 or more m = 0 or n = 0 representing an allowed integer with a valence of 1 or more It represents an acceptable integer having a valence of 1 or more, except when n = m = 0. Such a carbon nanotube composition is preferable because it has less entanglement between carbon nanotubes and is excellent in the above-mentioned application characteristics. . In the general formula (1), l = 1 or more, m = 0 or more, n = 0 or more (except when n = m = 0), preferably l = 1 to 10, m = 0 to 22, n = 0 to 10 (except when n = m = 0), more preferably l = 1 to 6, m = 0 to 14, and n = 0 to 6 (except when n = m = 0) Range.

また、一般式(1)に示す化合物を
X=OH
l=4以上の原子価の許容される整数を表す
m=4以上の原子価の許容される整数を表す
n=1以上の原子価の許容される整数を表す
を特徴とすることで、さらに作業性に優れるカーボンナノチューブ組成物となることから、好ましい。一般式(1)において、l=1以上、m=3以上、n=1以上であり、好ましくはl=1〜10、m=3〜22、n=1〜10、さらに好ましくはl=1〜6、m=3〜14、n=1〜6の範囲である。
In addition, the compound represented by the general formula (1) is converted to X═OH.
l = representing a permissible integer of a valence of 4 or more m = representing a permissible integer of a valence of 4 or more, n = 1 representing a permissible integer of a valence of 1 or more, Since it becomes a carbon nanotube composition excellent in workability | operativity, it is preferable. In general formula (1), l = 1 or more, m = 3 or more, and n = 1 or more, preferably l = 1 to 10, m = 3 to 22, n = 1 to 10, and more preferably l = 1. -6, m = 3-14, n = 1-6.

さらに、一般式(1)に示す化合物を
l=5以上の原子価の許容される整数を表す
m=5以上の原子価の許容される整数を表す
n=0
を特徴とすることで、耐吸湿性に優れ、よりいっそう作業性に優れるカーボンナノチューブ組成物となることから、好ましい。一般式(1)において、l=5以上、m=5以上、n=0であり、好ましくはl=5〜10、m=5〜22、n=0、さらに好ましくはl=5〜6、m=5〜14、n=0の範囲である。
Further, the compound represented by the general formula (1) is represented by l = 0 which represents an allowed integer having a valence of 1 or more, and m = 0 which represents an allowed integer of a valence of 5 or more.
It is preferable because the carbon nanotube composition is excellent in moisture absorption resistance and more excellent in workability. In the general formula (1), l = 5 or more, m = 5 or more, and n = 0, preferably 1 = 5 to 10, m = 5 to 22, n = 0, more preferably l = 5 to 6, It is the range of m = 5-14 and n = 0.

上記一般式(1)で示される化合物として、例えば、二硫化炭素、四塩化炭素等の無機化合物、ペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、イソオクタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素化合物、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、1,2−ジブロモエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン、o−ジクロロベンゼン、ヨウ化メチル、ヨウ化エチル等のハロゲン化合物、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブチルアルコール、イソペンチルアルコール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、フェノール、ベンジルアルコール、クレゾール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン等のアルコール・フェノール類、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,4−ジオキサン、アニソール、1,2−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジシクロヘキシル−18−クラウン−6、メチルカルビトール、エチルカルビトール等のエーテル類、フルフラール、アセトン、エチルメチルケトン、シクロヘキサノン等のアルデヒド・ケトン類、ギ酸、酢酸、無水酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、酢酸エチル、酢酸ブチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等の酸および誘導体、アセトニトリル、プロピオニトリル、スクシノニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル、ニトロメタン、ニトロベンゼン、エチレンジアミン、ピリジン、ピペリジン、モルホリン、t−ペンチルアミン、ヘキシルアミン、アニリン等のニトロ化合物・アミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン等の硫黄化合物を挙げることができる。   Examples of the compound represented by the general formula (1) include inorganic compounds such as carbon disulfide and carbon tetrachloride, hydrocarbon compounds such as pentane, n-hexane, cyclohexane, isooctane, octane, benzene, toluene and xylene, chloroform 1,2-dichloroethane, 1,2-dibromoethane, trichloroethylene, tetrachloroethylene, chlorobenzene, bromobenzene, o-dichlorobenzene, methyl iodide, ethyl iodide, and the like, methanol, ethanol, 1-propanol, 2- Propanol, 2,2,2-trifluoroethanol, 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, isopentyl alcohol, n-hexanol, cyclohexanol, ethylene glycol, propylene glycol, 2-methoxy Alcohols and phenols such as ethanol, 2-ethoxyethanol, phenol, benzyl alcohol, cresol, diethylene glycol, triethylene glycol, glycerin, diethyl ether, diisopropyl ether, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,4-dioxane, anisole, 1,2 -Ethers such as dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, dicyclohexyl-18-crown-6, methyl carbitol, ethyl carbitol, aldehydes and ketones such as furfural, acetone, ethyl methyl ketone, cyclohexanone, formic acid, acetic acid, acetic anhydride, Trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, ethyl acetate, butyl acetate, ethylene carbonate, propylene carbonate, formamide, N-methylformua Acid, derivatives such as N, N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, nitriles such as acetonitrile, propionitrile, succinonitrile, benzonitrile, nitromethane, nitrobenzene, ethylenediamine, pyridine, Examples thereof include nitro compounds and amines such as piperidine, morpholine, t-pentylamine, hexylamine and aniline, and sulfur compounds such as dimethyl sulfoxide and sulfolane.

より好ましい化合物として、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブチルアルコール、イソペンチルアルコール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、フェノール、ベンジルアルコール、クレゾール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン等のアルコール・フェノール類を挙げることができる。   More preferable compounds include, for example, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 2,2,2-trifluoroethanol, 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, isopentyl alcohol, n-hexanol, and cyclohexanol. And alcohol / phenols such as ethylene glycol, propylene glycol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, phenol, benzyl alcohol, cresol, diethylene glycol, triethylene glycol, and glycerin.

さらに好ましい化合物として、例えば、ペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、イソオクタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素化合物を挙げることができる。   More preferable compounds include hydrocarbon compounds such as pentane, n-hexane, cyclohexane, isooctane, octane, benzene, toluene and xylene.

特に好ましい化合物として、例えば、ペンタノール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール、n−ヘキサン、シクロヘキサンを挙げることができる。   Particularly preferred compounds include, for example, pentanol, n-hexanol, cyclohexanol, n-hexane, and cyclohexane.

一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体中に含まれるカーボンナノチューブ組成物の重量は、0.01重量%以上であり、好ましくは0.01〜5重量%の範囲であり、より好ましくは0.01〜2.5重量%の範囲であり、特に好ましくは0.01〜1重量%の範囲である。   The weight of the carbon nanotube composition contained in the liquid containing one or more compounds represented by the general formula (1) is 0.01% by weight or more, preferably in the range of 0.01 to 5% by weight, more Preferably it is the range of 0.01 to 2.5 weight%, Most preferably, it is the range of 0.01 to 1 weight%.

これらカーボンナノチューブ組成物は、なかでも、単層や2〜5層のカーボンナノチューブを含むことが用途特性に優れることから好ましく、特に2〜5層のカーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブに比べて耐熱性に優れることから用途特性に最適と考えられる。   Among these carbon nanotube compositions, it is preferable that they contain single-walled or 2-5 carbon nanotubes because of their excellent application characteristics. Particularly, 2-5 carbon nanotubes are more heat resistant than single-walled carbon nanotubes. It is considered to be optimal for application characteristics because of its superiority.

これらカーボンナノチューブ組成物を、本発明のカーボンナノチューブを含有する組成物の精製方法によって得ることが、その操作が容易であることや、カーボンナノチューブ同士の絡まり合いが特に少ないため用途特性に優れ好ましい。つまり、カーボンナノチューブを含有する組成物を、一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体中に浸し、カーボンナノチューブが多く含まれる溶液部と、カーボンナノチューブ以外の成分を多く含む溶液部をそれぞれ個別に回収し、このとき得られた高純度のカーボンナノチューブは、既に一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体中に存在するため、容易に得ることができる。そして、純度を高めたカーボンナノチューブは、互いに絡まり合う性質があるが、本発明の精製方法で得られる純度を高めたカーボンナノチューブは、カーボンナノチューブの純度を高める全工程で、一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体中で取り扱われるため、カーボンナノチューブ同士の絡まり合いが少なく、用途特性に優れる。このようにして得た一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体中に存在するカーボンナノチューブ組成物を、溶媒置換することにによって、一般式(1)に示す化合物を1種類以上含む液体中から、それ以外の液体中に存在するカーボンナノチューブ組成物としてもよい。   Obtaining these carbon nanotube compositions by the method for purifying a composition containing carbon nanotubes of the present invention is preferable because the operation is easy and the entanglement between the carbon nanotubes is particularly small. That is, a composition containing carbon nanotubes is immersed in a liquid containing one or more compounds represented by the general formula (1), and a solution part containing a lot of carbon nanotubes and a solution part containing a lot of components other than carbon nanotubes are obtained. The high-purity carbon nanotubes collected individually and obtained at this time can be easily obtained because they already exist in a liquid containing one or more compounds represented by the general formula (1). The carbon nanotubes with increased purity have the property of being entangled with each other, but the carbon nanotubes with increased purity obtained by the purification method of the present invention are represented by the general formula (1) in all steps for increasing the purity of the carbon nanotubes. Since it is handled in a liquid containing one or more kinds of the compounds shown, there is little entanglement between the carbon nanotubes, and the application characteristics are excellent. By replacing the carbon nanotube composition present in the liquid containing one or more compounds represented by the general formula (1) thus obtained with a solvent, one or more compounds represented by the general formula (1) are contained. It is good also as a carbon nanotube composition which exists in the other liquid from the liquid.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、下記の実施例は例示のために示すものであって、いかなる意味においても、本発明を限定的に解釈するものとして使用してはならない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. However, the following examples are given for illustrative purposes and should not be used in any way as a limited interpretation of the present invention. .

<参考例1>
(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)0.1gと酢酸コバルト4水和物(ナカライテスク)社製)2.1gとをエタノール(ナカライテスク社製)400ml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20.0g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。
<Reference Example 1>
(Support of metal salt on TS-1 zeolite)
Ferrous acetate (Aldrich) (0.1 g) and cobalt acetate tetrahydrate (Nacalai Tesque) (2.1 g) are added to ethanol (Nacalai Tesque) (400 ml) and suspended in an ultrasonic cleaner for 10 minutes. It became cloudy. To this suspension, 20.0 g of TS-1 zeolite (manufactured by NE Chemcat, silicon / titanium ratio 50) was added, treated with an ultrasonic cleaner for 10 minutes, ethanol was removed at a constant temperature of 60 ° C., and TS A solid catalyst having a metal salt supported on -1 type zeolite powder was obtained.

(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64mmの石英管の中央部の石英ウール上に、参考例1の(TS−1ゼオライトへの金属塩の担持)で調製した固体触媒4.0g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。
(Synthesis of a composition containing 2 to 5 carbon nanotubes)
4.0 g of the solid catalyst prepared in Reference Example 1 (supporting metal salt on TS-1 zeolite) was taken on quartz wool at the center of a quartz tube having an inner diameter of 64 mm, and argon gas was supplied at 600 cc / min. . The quartz tube was installed in an electric furnace, and the center temperature was heated to 800 ° C. (temperature rising time 30 minutes). After reaching 800 ° C., ultra high purity acetylene gas (manufactured by high pressure gas industry) is supplied at 5 cc / min for 30 minutes, then the supply of acetylene gas is stopped, the temperature is cooled to room temperature, and a composition containing carbon nanotubes Was taken out.

(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1の(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)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。また、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、3であった。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、発熱ピーク温度は590℃であった。
(Analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes)
When the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was observed with a high-resolution transmission electron microscope, the carbon nanotubes were composed of clean graphite layers. Most of the carbon nanotubes have 2 to 5 layers. Single-walled carbon nanotubes were also observed. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. Moreover, the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm, and the average of the G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. . When heated at a rate of temperature increase of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 590 ° C.

<参考例2>
(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)0.2gと酢酸コバルト4水和物(ナカライテスク)社製)2.1gとをエタノール(ナカライテスク社製)400ml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20.0g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。
<Reference Example 2>
(Support of metal salt on Y-type zeolite)
Add 0.2 g of ferrous acetate (Aldrich) and 2.1 g of cobalt acetate tetrahydrate (Nacalai Tesque) to 400 ml of ethanol (Nacalai Tesque) and suspend for 10 minutes with an ultrasonic cleaner. It became cloudy. To this suspension, 20.0 g of Y-type zeolite (manufactured by Tosoh Corporation, HSZ-390HUA) was added, treated with an ultrasonic cleaner for 10 minutes, ethanol was removed at a constant temperature of 60 ° C., and Y-type zeolite powder was obtained. A solid catalyst having a metal salt supported thereon was obtained.

(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64mmの石英管の中央部の石英ウール上に、参考例2の(Y型ゼオライトへの金属塩の担持)で調製した固体触媒4.0g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30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。
(Synthesis of a composition containing single-walled carbon nanotubes)
On a quartz wool at the center of a quartz tube having an inner diameter of 64 mm, 4.0 g of the solid catalyst prepared in Reference Example 2 (supporting metal salt on Y-type zeolite) was taken, and argon gas was supplied at 200 cc / min. The quartz tube was installed in an electric furnace, and the center temperature was heated to 800 ° C. (temperature rising time 30 minutes). After reaching 800 ° C., the supply of argon gas was stopped. Ethanol vapor was supplied for 30 minutes while evacuating the inside of the quartz tube with a vacuum pump. At this time, the degree of vacuum inside the quartz tube was 5 Torr (0.7 KPa). The evacuation inside the quartz tube was stopped, and argon gas was supplied at 200 cc / min. The temperature was cooled to room temperature, and a composition containing carbon nanotubes was taken out.

(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2の(単層のカーボンナノチューブを含有する組成物の合成)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。また、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、35であった。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、発熱ピーク温度は550℃であった。
(Analysis of compositions containing single-walled carbon nanotubes)
When the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 2 (synthesis of composition containing single-walled carbon nanotubes) was observed with a high-resolution transmission electron microscope, the carbon nanotubes were composed of a clean graphite layer. Most of them were single-walled carbon nanotubes. Many single-walled carbon nanotubes were observed in bundles. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. In addition, Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm using a Raman spectrophotometer INF-300 manufactured by HORIBA Joban Yvon, and the average of the G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. . When heated at a heating rate of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 550 ° C.

<参考例3>
(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)1.2gと酢酸コバルト4水和物(ナカライテスク)社製)2.1gとをエタノール(ナカライテスク社製)400ml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20.0g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。
<Reference Example 3>
(Support of metal salt on Y-type zeolite)
Add 1.2 g of ferrous acetate (Aldrich) and 2.1 g of cobalt acetate tetrahydrate (Nacalai Tesque) to 400 ml of ethanol (Nacalai Tesque) and suspend for 10 minutes with an ultrasonic cleaner. It became cloudy. To this suspension, 20.0 g of Y-type zeolite (HSZ-310NAA, manufactured by Tosoh Corporation) was added, treated with an ultrasonic cleaner for 10 minutes, ethanol was removed at a constant temperature of 60 ° C., and Y-type zeolite powder was obtained. A solid catalyst having a metal salt supported thereon was obtained.

(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64mmの石英管の中央部の石英ウール上に、参考例3の(Y型ゼオライトへの金属塩の担持)で調製した固体触媒4.0g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。
(Synthesis of a composition containing multi-walled carbon nanotubes)
On a quartz wool at the center of a quartz tube having an inner diameter of 64 mm, 4.0 g of the solid catalyst prepared in Reference Example 3 (supporting metal salt on Y-type zeolite) was taken, and argon gas was supplied at 600 cc / min. The quartz tube was installed in an electric furnace, and the center temperature was heated to 600 ° C. (temperature rising time 30 minutes). After reaching 600 ° C., ultra high purity acetylene gas (manufactured by high pressure gas industry) is supplied at 10 cc / min for 30 minutes, then the supply of acetylene gas is stopped, the temperature is cooled to room temperature, and a composition containing carbon nanotubes Was taken out.

(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3の(多層のカーボンナノチューブを含有する組成物の合成)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。また、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、1であった。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、発熱ピーク温度は600℃であった。
(Analysis of compositions containing multi-walled carbon nanotubes)
When the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 3 (synthesis of a composition containing multi-walled carbon nanotubes) was observed with a high-resolution transmission electron microscope, the carbon nanotubes were composed of a clean graphite layer. Most of them were multi-walled carbon nanotubes having 10 to 20 layers. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. Moreover, the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm, and the average of the G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. . When heated at a heating rate of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 600 ° C.

<実施例1>
(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(ペンタノール 1液系での精製))
参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物2.5gを、大気雰囲気で400℃(昇温時間40分)に加熱した。400℃で60分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。このカーボンナノチューブを含有する組成物2.0gを、ペンタノール200mlを入れたビーカー(300ml用)に投入し、スターラーで30分撹拌し、超音波洗浄器(YAMATO化学製、BRANSON3210、発信周波数47KHz、出力130W)で30分処理した後、30分静置した。上澄み部分100mlをピペットで回収し、ペンタノール100mlを追加した。このような撹拌、超音波処理、静置、上澄み部分の回収、ペンタノール追加の一連の操作を1回として、10回繰り返した。回収した上澄み部分を、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。また、沈殿部分を回収し、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。それぞれ、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。それぞれの固形物を走査型電子顕微鏡で観察したところ、上澄み部分ではTS−1ゼオライトが大部分でカーボンナノチューブはほとんどなく、沈殿部分ではカーボンナノチューブが多く観察された。上澄み部分として固体触媒が回収でき、沈殿部分として純度を高めたカーボンナノチューブが得られたことがわかる。固体触媒の回収率(回収した固体触媒の量/参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量×100)は40%であった。なお、回収した固体触媒の量や、参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量は、試料を大気雰囲気で800℃(昇温時間60分)に加熱し、800℃で60分保持して、炭素からなる物質を全て焼き飛ばした後の重量減少から計算して求めた。
<Example 1>
(Purification of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes (Pentanol, purification in one liquid system))
2.5 g of the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was heated to 400 ° C. (temperature raising time 40 minutes) in the air atmosphere. . After holding at 400 ° C. for 60 minutes, it was cooled to room temperature (temperature drop time 60 minutes). 2.0 g of this carbon nanotube-containing composition was put into a beaker (for 300 ml) containing 200 ml of pentanol, stirred for 30 minutes with a stirrer, and an ultrasonic cleaner (manufactured by Yamato Chemical, BRANSON 3210, transmission frequency 47 KHz, After processing for 30 minutes at an output of 130 W), the mixture was allowed to stand for 30 minutes. 100 ml of the supernatant was collected with a pipette, and 100 ml of pentanol was added. Such a series of operations of stirring, sonication, standing, collecting supernatant and adding pentanol was repeated 10 times. The collected supernatant was filtered using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm) and separated into solid and liquid. Moreover, the precipitate part was collect | recovered and it filtered using the filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125mm), and separated into solid and liquid. In each case, the solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to recover the solid matter. When each solid substance was observed with a scanning electron microscope, TS-1 zeolite was mostly contained in the supernatant part and almost no carbon nanotubes were observed, and many carbon nanotubes were observed in the precipitated part. It can be seen that the solid catalyst could be recovered as the supernatant part, and the carbon nanotubes with increased purity were obtained as the precipitation part. Recovery rate of solid catalyst (amount of recovered solid catalyst / amount of solid catalyst contained in composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes)) × 100) was 40%. The amount of solid catalyst recovered and the amount of solid catalyst contained in the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) Was heated to 800 ° C. (temperature rising time: 60 minutes) in an air atmosphere, held at 800 ° C. for 60 minutes, and calculated from the weight loss after burning out all the carbon materials.

(沈殿部分の固形物の分析)
実施例1の(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)で得た沈殿部分の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、参考例1の(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)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、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、参考例1の(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)で求めたG/D比同様、3であった。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、発熱ピーク温度は600℃であった。精製処理後もカーボンナノチューブのグラファイト層に欠陥が少ないことが予想でき、機械的強度、導電性に優れたカーボンナノチューブであることが期待できる。
(Analysis of solid matter in the precipitate)
When the solid matter of the precipitation part obtained in Example 1 (purification of the composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was observed with a high-resolution transmission electron microscope, carbon nanotubes were observed. Similar to the carbon nanotubes observed in (Analysis of compositions containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes), most of the carbon nanotubes were composed of 2 to 5 layers of clean graphite layers. Single-walled carbon nanotubes were also observed. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. In addition, the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, and the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm. The average G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. The G / D ratio determined in (Analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was 3. When heated at a heating rate of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 600 ° C. Even after the purification treatment, it can be expected that the graphite layer of the carbon nanotube has few defects, and it can be expected that the carbon nanotube is excellent in mechanical strength and conductivity.

<実施例2>
(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(ペンタノール・イオン交換水 2液系での精製))
参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物2.5gを、大気雰囲気で400℃(昇温時間40分)に加熱した。400℃で60分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。このカーボンナノチューブを含有する組成物2.0gを、ペンタノール100mlとイオン交換水100mlを入れたビーカー(300ml用)に投入し、スターラーで30分撹拌し、超音波洗浄器(YAMATO化学製、BRANSON3210、発信周波数47KHz、出力130W)で30分処理した後、分液ロート(250ml用)に移し、30分静置した。上層部(ペンタノール側)と下層部(イオン交換水側)を分液、それぞれ回収し、回収した上層部(ペンタノール側)は、イオン交換水100mlを加えてビーカー(300ml用)に投入した。このような撹拌、超音波処理、静置、分液、回収した上層部(ペンタノール側)にイオン交換水を追加する一連の操作を1回として、3回繰り返した。回収した下層部(イオン交換水側)を、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。また、上層部(ペンタノール側)を回収し、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。それぞれ、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。それぞれの固形物を走査型電子顕微鏡で観察したところ、下層部(イオン交換水側)ではTS−1ゼオライトが大部分でカーボンナノチューブはほとんどなく、上層部(ペンタノール側)ではカーボンナノチューブが多く観察された。下層部(イオン交換水側)として固体触媒が回収でき、上層部(ペンタノール側)として純度を高めたカーボンナノチューブが得られたことがわかる。固体触媒の回収率(回収した固体触媒の量/参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量×100)は60%であった。なお、回収した固体触媒の量や、参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量は、試料を大気雰囲気で800℃(昇温時間60分)に加熱し、800℃で60分保持して、炭素からなる物質を全て焼き飛ばした後の重量減少から計算して求めた。
<Example 2>
(Purification of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes (Pentanol / ion-exchanged water, two-component purification))
2.5 g of the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was heated to 400 ° C. (temperature raising time 40 minutes) in the air atmosphere. . After holding at 400 ° C. for 60 minutes, it was cooled to room temperature (temperature drop time 60 minutes). 2.0 g of this carbon nanotube-containing composition was put into a beaker (for 300 ml) containing 100 ml of pentanol and 100 ml of ion-exchanged water, stirred for 30 minutes with a stirrer, and an ultrasonic cleaner (manufactured by Yamato Chemical, BRANSON 3210). , Treated for 30 minutes at a transmission frequency of 47 KHz and an output of 130 W), transferred to a separatory funnel (for 250 ml) and allowed to stand for 30 minutes. The upper layer part (pentanol side) and the lower layer part (ion exchange water side) were separated and collected, and the collected upper layer part (pentanol side) was added to 100 ml of ion exchange water and charged into a beaker (for 300 ml). . Such a series of operations of adding ion-exchanged water to the agitation, sonication, standing, liquid separation, and collecting the upper layer (pentanol side) was repeated three times. The recovered lower layer (ion-exchanged water side) was filtered and solid-liquid separated using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm). Moreover, the upper layer part (pentanol side) was collect | recovered, it filtered using the filter paper (Toyo Rossi Kaisha, Filter Paper 2 125mm), and solid-liquid-separated. In each case, the solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to recover the solid matter. When each solid was observed with a scanning electron microscope, most of the TS-1 zeolite was present in the lower layer (on the ion-exchanged water side) and almost no carbon nanotubes, and many carbon nanotubes were observed in the upper layer (pentanol side). It was. It can be seen that the solid catalyst was recovered as the lower layer part (ion exchange water side), and the carbon nanotubes having increased purity were obtained as the upper layer part (pentanol side). Recovery rate of solid catalyst (amount of recovered solid catalyst / amount of solid catalyst contained in composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes)) × 100) was 60%. The amount of solid catalyst recovered and the amount of solid catalyst contained in the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) Was heated to 800 ° C. (temperature rising time: 60 minutes) in an air atmosphere, held at 800 ° C. for 60 minutes, and calculated from the weight loss after burning out all the carbon materials.

(上層部(ペンタノール側)の固形物の分析)
実施例2の(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)で得た上層部(ペンタノール側)の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、参考例1の(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)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、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、参考例1の(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)で求めたG/D比同様、3であった。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、発熱ピーク温度は600℃であった。精製処理後もカーボンナノチューブのグラファイト層に欠陥が少ないことが予想でき、機械的強度、導電性に優れたカーボンナノチューブであることが期待できる。
(Analysis of solids in the upper layer (pentanol side))
When the solid matter in the upper layer part (pentanol side) obtained in Example 2 (purification of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was observed with a high-resolution transmission electron microscope, carbon nanotubes were observed. Similar to the carbon nanotubes observed in Reference Example 1 (analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes), most of the carbon nanotubes were composed of clean graphite layers with 2 to 5 layers. It was. Single-walled carbon nanotubes were also observed. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. In addition, the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, and the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm. The average G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. The G / D ratio determined in (Analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was 3. When heated at a heating rate of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 600 ° C. Even after the purification treatment, it can be expected that the graphite layer of the carbon nanotube has few defects, and it can be expected that the carbon nanotube is excellent in mechanical strength and conductivity.

<実施例3>
(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(n−ヘキサン・イオン交換水 2液系での精製 撹拌処理のみ))
参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物2.5gを、大気雰囲気で400℃(昇温時間40分)に加熱した。400℃で60分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。このカーボンナノチューブを含有する組成物2.0gを、n−ヘキサン100mlとイオン交換水100mlを入れたビーカー(300ml用)に投入し、スターラーで30分撹拌した後、分液ロート(250ml用)に移し、30分静置した。上層部(n−ヘキサン側)と下層部(イオン交換水側)を分液、それぞれ回収し、回収した上層部(n−ヘキサン側)は、イオン交換水100mlを加えてビーカー(300ml用)に投入した。このような撹拌、超音波処理、静置、分液、回収した上層部(n−ヘキサン側)にイオン交換水を追加する一連の操作を1回として、3回繰り返した。回収した下層部(イオン交換水側)を、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。また、上層部(n−ヘキサン側)を回収し、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。それぞれ、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。それぞれの固形物を走査型電子顕微鏡で観察したところ、下層部(イオン交換水側)ではTS−1ゼオライトが大部分でカーボンナノチューブはほとんどなく、上層部(n−ヘキサン側)ではカーボンナノチューブが多く観察された。下層部(イオン交換水側)として固体触媒が回収でき、上層部(n−ヘキサン側)として純度を高めたカーボンナノチューブが得られたことがわかる。固体触媒の回収率(回収した固体触媒の量/参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量×100)は60%であった。なお、回収した固体触媒の量や、参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量は、試料を大気雰囲気で800℃(昇温時間60分)に加熱し、800℃で60分保持して、炭素からなる物質を全て焼き飛ばした後の重量減少から計算して求めた。
<Example 3>
(Purification of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes (purification with n-hexane / ion-exchanged water two-component system, stirring treatment only))
2.5 g of the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was heated to 400 ° C. (temperature raising time 40 minutes) in the air atmosphere. . After holding at 400 ° C. for 60 minutes, it was cooled to room temperature (temperature drop time 60 minutes). 2.0 g of the composition containing carbon nanotubes was put into a beaker (for 300 ml) containing 100 ml of n-hexane and 100 ml of ion-exchanged water, stirred for 30 minutes with a stirrer, and then put into a separating funnel (for 250 ml). Moved and left to stand for 30 minutes. The upper layer part (n-hexane side) and the lower layer part (ion-exchange water side) were separated and collected, and the collected upper layer part (n-hexane side) was added to 100 ml of ion-exchange water in a beaker (for 300 ml). I put it in. Such a series of operations of adding ion-exchanged water to the agitation, sonication, standing, liquid separation, and collecting the upper layer (n-hexane side) was repeated once and repeated three times. The recovered lower layer (ion-exchanged water side) was filtered and solid-liquid separated using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm). Moreover, the upper layer part (n-hexane side) was collect | recovered, and it filtered using the filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper 2 125mm), and carried out solid-liquid separation. In each case, the solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to recover the solid matter. When each solid was observed with a scanning electron microscope, TS-1 zeolite was mostly contained in the lower layer part (ion-exchange water side) and almost no carbon nanotubes, and many carbon nanotubes were found in the upper layer part (n-hexane side). Observed. It can be seen that the solid catalyst was recovered as the lower layer part (ion-exchanged water side), and the carbon nanotube with increased purity was obtained as the upper layer part (n-hexane side). Recovery rate of solid catalyst (amount of recovered solid catalyst / amount of solid catalyst contained in composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes)) × 100) was 60%. The amount of solid catalyst recovered and the amount of solid catalyst contained in the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) Was heated to 800 ° C. (temperature rising time: 60 minutes) in an air atmosphere, held at 800 ° C. for 60 minutes, and calculated from the weight loss after burning out all the carbon materials.

(上層部(n−ヘキサン側)の固形物の分析)
実施例3の(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)で得た上層部(n−ヘキサン側)の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、参考例1の(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)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、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、参考例1の(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)で求めたG/D比同様、3であった。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、発熱ピーク温度は605℃であった。精製処理後もカーボンナノチューブのグラファイト層に欠陥が少ないことが予想でき、機械的強度、導電性に優れたカーボンナノチューブであることが期待できる。
(Analysis of solid in upper layer (n-hexane side))
When the solid matter in the upper layer (n-hexane side) obtained in Example 3 (purification of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was observed with a high-resolution transmission electron microscope, carbon nanotubes were observed. Similar to the carbon nanotubes observed in Reference Example 1 (analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes), most of the carbon nanotubes were composed of 2 to 5 layers of clean graphite layers. there were. Single-walled carbon nanotubes were also observed. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. In addition, the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, and the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm. The average G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. The G / D ratio determined in (Analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was 3. When heated at a rate of temperature increase of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 605 ° C. Even after the purification treatment, it can be expected that the graphite layer of the carbon nanotube has few defects, and it can be expected that the carbon nanotube is excellent in mechanical strength and conductivity.

<実施例4>
(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(シクロヘキサン・イオン交換水 2液系での精製))
参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物2.5gを、大気雰囲気で400℃(昇温時間40分)に加熱した。400℃で60分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。このカーボンナノチューブを含有する組成物2.0gを、シクロヘキサン100mlとイオン交換水100mlを入れたビーカー(300ml用)に投入し、スターラーで30分撹拌し、超音波洗浄器(YAMATO化学製、BRANSON3210、発信周波数47KHz、出力130W)で30分処理した後、分液ロート(250ml用)に移し、30分静置した。上層部(シクロヘキサン側)と下層部(イオン交換水側)を分液、それぞれ回収し、回収した上層部(シクロヘキサン側)は、イオン交換水100mlを加えてビーカー(300ml用)に投入した。このような撹拌、超音波処理、静置、分液、回収した上層部(シクロヘキサン側)にイオン交換水を追加する一連の操作を1回として、3回繰り返した。回収した下層部(イオン交換水側)を、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。また、上層部(シクロヘキサン側)を回収し、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。それぞれ、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。なお、このときの上層部(シクロヘキサン側)でのシクロヘキサン中でのカーボンナノチューブのかさ密度は10g/リットルであった(上層部(シクロヘキサン側)10mlをメスシリンダーに移したところ、カーボンナノチューブの液面は1mlであり、ここに含まれるカーボンナノチューブは10mgであった)。それぞれの固形物を走査型電子顕微鏡で観察したところ、下層部(イオン交換水側)ではTS−1ゼオライトが大部分でカーボンナノチューブはほとんどなく、上層部(シクロヘキサン側)ではカーボンナノチューブが多く観察された。下層部(イオン交換水側)として固体触媒が回収でき、上層部(シクロヘキサン側)として純度を高めたカーボンナノチューブが得られたことがわかる。固体触媒の回収率(回収した固体触媒の量/参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量×100)は80%であった。なお、回収した固体触媒の量や、参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量は、試料を大気雰囲気で800℃(昇温時間60分)に加熱し、800℃で60分保持して、炭素からなる物質を全て焼き飛ばした後の重量減少から計算して求めた。
<Example 4>
(Purification of composition containing carbon nanotubes of 2 to 5 layers (purification in cyclohexane / ion exchange water two-component system))
2.5 g of the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was heated to 400 ° C. (temperature raising time 40 minutes) in the air atmosphere. . After holding at 400 ° C. for 60 minutes, it was cooled to room temperature (temperature drop time 60 minutes). 2.0 g of this carbon nanotube-containing composition was put into a beaker (for 300 ml) containing 100 ml of cyclohexane and 100 ml of ion-exchanged water, stirred for 30 minutes with a stirrer, and an ultrasonic cleaner (manufactured by Yamato Chemical, BRANSON 3210, After processing for 30 minutes at a transmission frequency of 47 KHz and an output of 130 W, it was transferred to a separating funnel (for 250 ml) and allowed to stand for 30 minutes. The upper layer part (cyclohexane side) and the lower layer part (ion exchange water side) were separated and collected, and the collected upper layer part (cyclohexane side) was added with 100 ml of ion exchange water and charged into a beaker (for 300 ml). Such a series of operations of adding ion-exchanged water to the agitation, sonication, standing, liquid separation, and collecting upper layer part (cyclohexane side) was repeated three times. The recovered lower layer (ion-exchanged water side) was filtered and solid-liquid separated using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm). Moreover, the upper layer part (cyclohexane side) was collect | recovered, and it filtered using the filter paper (Toyo Rossi Kaisha, Filter Paper No. 125mm), and carried out solid-liquid separation. In each case, the solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to recover the solid matter. At this time, the bulk density of the carbon nanotubes in cyclohexane in the upper layer part (cyclohexane side) was 10 g / liter (when 10 ml of the upper layer part (cyclohexane side) was transferred to the measuring cylinder, the liquid level of the carbon nanotubes was Was 1 ml, and the carbon nanotube contained therein was 10 mg). When each solid substance was observed with a scanning electron microscope, TS-1 zeolite was mostly contained in the lower layer (ion exchange water side) and almost no carbon nanotubes, and many carbon nanotubes were observed in the upper layer (cyclohexane side). It was. It can be seen that the solid catalyst could be recovered as the lower layer part (ion exchange water side), and the carbon nanotube with increased purity was obtained as the upper layer part (cyclohexane side). Recovery rate of solid catalyst (amount of recovered solid catalyst / amount of solid catalyst contained in composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes)) × 100) was 80%. The amount of solid catalyst recovered and the amount of solid catalyst contained in the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) Was heated to 800 ° C. (temperature rising time: 60 minutes) in an air atmosphere, held at 800 ° C. for 60 minutes, and calculated from the weight loss after burning out all the carbon materials.

(上層部(シクロヘキサン側)の固形物の分析)
実施例4の(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)で得た上層部(シクロヘキサン側)の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、参考例1の(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)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、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、参考例1の(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)で求めたG/D比同様、3であった。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、発熱ピーク温度は605℃であった。精製処理後もカーボンナノチューブのグラファイト層に欠陥が少ないことが予想でき、機械的強度、導電性に優れたカーボンナノチューブであることが期待できる。
(Analysis of solids in the upper layer (cyclohexane side))
When the solid matter in the upper layer portion (cyclohexane side) obtained in Example 4 (purification of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was observed with a high-resolution transmission electron microscope, carbon nanotubes were observed, Similar to the carbon nanotubes observed in Reference Example 1 (analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes), most of the carbon nanotubes were composed of clean graphite layers with 2 to 5 layers. . Single-walled carbon nanotubes were also observed. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. In addition, the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, and the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm. The average G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. The G / D ratio determined in (Analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was 3. When heated at a rate of temperature increase of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 605 ° C. Even after the purification treatment, it can be expected that the graphite layer of the carbon nanotube has few defects, and it can be expected that the carbon nanotube is excellent in mechanical strength and conductivity.

<実施例5>
(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(シクロヘキサン・イオン交換水 2液系での精製 焼成温度の検討))
参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物2.5gを、大気雰囲気で450℃(昇温時間40分)に加熱した。450℃で60分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。このカーボンナノチューブを含有する組成物2.0gを、シクロヘキサン100mlとイオン交換水100mlを入れたビーカー(300ml用)に投入し、スターラーで30分撹拌し、超音波洗浄器(YAMATO化学製、BRANSON3210、発信周波数47KHz、出力130W)で30分処理した後、分液ロート(250ml用)に移し、30分静置した。上層部(シクロヘキサン側)と下層部(イオン交換水側)を分液、それぞれ回収し、回収した上層部(シクロヘキサン側)は、イオン交換水100mlを加えてビーカー(300ml用)に投入した。このような撹拌、超音波処理、静置、分液、回収した上層部(シクロヘキサン側)にイオン交換水を追加する一連の操作を1回として、3回繰り返した。回収した下層部(イオン交換水側)を、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。また、上層部(シクロヘキサン側)を回収し、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。それぞれ、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。それぞれの固形物を走査型電子顕微鏡で観察したところ、下層部(イオン交換水側)ではTS−1ゼオライトが大部分でカーボンナノチューブはほとんどなく、上層部(シクロヘキサン側)ではカーボンナノチューブが多く観察された。下層部(イオン交換水側)として固体触媒が回収でき、上層部(シクロヘキサン側)として純度を高めたカーボンナノチューブが得られたことがわかる。固体触媒の回収率(回収した固体触媒の量/参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量×100)は85%であった。なお、回収した固体触媒の量や、参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量は、試料を大気雰囲気で800℃(昇温時間60分)に加熱し、800℃で60分保持して、炭素からなる物質を全て焼き飛ばした後の重量減少から計算して求めた。
<Example 5>
(Purification of a composition containing carbon nanotubes of 2 to 5 layers (refining with cyclohexane / ion exchange water two-component system, examination of firing temperature))
2.5 g of the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was heated to 450 ° C. (temperature raising time: 40 minutes) in the air atmosphere. . After maintaining at 450 ° C. for 60 minutes, it was cooled to room temperature (temperature drop time 60 minutes). 2.0 g of this carbon nanotube-containing composition was put into a beaker (for 300 ml) containing 100 ml of cyclohexane and 100 ml of ion-exchanged water, stirred for 30 minutes with a stirrer, and an ultrasonic cleaner (manufactured by Yamato Chemical, BRANSON 3210, After processing for 30 minutes at a transmission frequency of 47 KHz and an output of 130 W, it was transferred to a separating funnel (for 250 ml) and allowed to stand for 30 minutes. The upper layer part (cyclohexane side) and the lower layer part (ion exchange water side) were separated and collected, and the collected upper layer part (cyclohexane side) was added with 100 ml of ion exchange water and charged into a beaker (for 300 ml). Such a series of operations of adding ion-exchanged water to the agitation, sonication, standing, liquid separation, and collecting upper layer part (cyclohexane side) was repeated three times. The recovered lower layer (ion-exchanged water side) was filtered and solid-liquid separated using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm). Moreover, the upper layer part (cyclohexane side) was collect | recovered, and it filtered using the filter paper (Toyo Rossi Kaisha, Filter Paper No. 125mm), and carried out solid-liquid separation. In each case, the solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to recover the solid matter. When each solid substance was observed with a scanning electron microscope, TS-1 zeolite was mostly contained in the lower layer (ion exchange water side) and almost no carbon nanotubes, and many carbon nanotubes were observed in the upper layer (cyclohexane side). It was. It can be seen that the solid catalyst could be recovered as the lower layer part (ion exchange water side), and the carbon nanotube with increased purity was obtained as the upper layer part (cyclohexane side). Recovery rate of solid catalyst (amount of recovered solid catalyst / amount of solid catalyst contained in the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes)) × 100) was 85%. The amount of solid catalyst recovered and the amount of solid catalyst contained in the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) Was heated to 800 ° C. (temperature rising time: 60 minutes) in an air atmosphere, held at 800 ° C. for 60 minutes, and calculated from the weight loss after burning out all the carbon materials.

(上層部(シクロヘキサン側)の固形物の分析)
実施例5の(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)で得た上層部(シクロヘキサン側)の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、参考例1の(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)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、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、参考例1の(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)で求めたG/D比同様、3であった。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、発熱ピーク温度は605℃であった。精製処理後もカーボンナノチューブのグラファイト層に欠陥が少ないことが予想でき、機械的強度、導電性に優れたカーボンナノチューブであることが期待できる。
(Analysis of solids in the upper layer (cyclohexane side))
When the solid matter of the upper layer part (cyclohexane side) obtained in Example 5 (purification of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was observed with a high-resolution transmission electron microscope, carbon nanotubes were observed, Similar to the carbon nanotubes observed in Reference Example 1 (analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes), most of the carbon nanotubes were composed of clean graphite layers with 2 to 5 layers. . Single-walled carbon nanotubes were also observed. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. In addition, the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, and the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm. The average G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. The G / D ratio determined in (Analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was 3. When heated at a rate of temperature increase of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 605 ° C. Even after the purification treatment, it can be expected that the graphite layer of the carbon nanotube has few defects, and it can be expected that the carbon nanotube is excellent in mechanical strength and conductivity.

<実施例6>
(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(ペンタノール・イオン交換水 2液系での精製 遠心分離処理の検討))
参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物2.5gを、大気雰囲気で400℃(昇温時間40分)に加熱した。400℃で60分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。このカーボンナノチューブを含有する組成物2.0gを、ペンタノール100mlとイオン交換水100mlを入れたビーカー(300ml用)に投入し、スターラーで30分撹拌し、超音波洗浄器(YAMATO化学製、BRANSON3210、発信周波数47KHz、出力130W)で30分処理した後、遠心分離器(装置:KUBOTA KR−20000T、ローター:RA−3 50ml×8本)を用いて、回転数3000rpm(約1100(×g))×1時間の条件で遠心分離後、分液ロート(250ml用)に移し、30分静置した。上層部(ペンタノール側)と下層部(イオン交換水側)を分液、それぞれ回収し、回収した上層部(ペンタノール側)は、イオン交換水100mlを加えてビーカー(300ml用)に投入した。このような撹拌、超音波処理、遠心分離、静置、分液、回収した上層部(ペンタノール側)にイオン交換水を追加する一連の操作を1回として、3回繰り返した。回収した下層部(イオン交換水側)を、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。また、上層部(ペンタノール側)を回収し、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。それぞれ、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。それぞれの固形物を走査型電子顕微鏡で観察したところ、下層部(イオン交換水側)ではTS−1ゼオライトが大部分でカーボンナノチューブはほとんどなく、上層部(ペンタノール側)ではカーボンナノチューブが多く観察された。下層部(イオン交換水側)として固体触媒が回収でき、上層部(ペンタノール側)として純度を高めたカーボンナノチューブが得られたことがわかる。固体触媒の回収率(回収した固体触媒の量/参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量×100)は70%であった。なお、回収した固体触媒の量や、参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量は、試料を大気雰囲気で800℃(昇温時間60分)に加熱し、800℃で60分保持して、炭素からなる物質を全て焼き飛ばした後の重量減少から計算して求めた。
<Example 6>
(Purification of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes (Pentanol / ion-exchanged water, 2-component purification)
2.5 g of the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was heated to 400 ° C. (temperature raising time 40 minutes) in the air atmosphere. . After holding at 400 ° C. for 60 minutes, it was cooled to room temperature (temperature drop time 60 minutes). 2.0 g of this carbon nanotube-containing composition was put into a beaker (for 300 ml) containing 100 ml of pentanol and 100 ml of ion-exchanged water, stirred for 30 minutes with a stirrer, and an ultrasonic cleaner (manufactured by Yamato Chemical, BRANSON 3210). , After processing for 30 minutes at a transmission frequency of 47 KHz and an output of 130 W), using a centrifuge (apparatus: KUBOTA KR-20000T, rotor: RA-3 50 ml × 8), rotating at 3000 rpm (about 1100 (× g)) ) After centrifuging under conditions of 1 hour, it was transferred to a separating funnel (for 250 ml) and allowed to stand for 30 minutes. The upper layer part (pentanol side) and the lower layer part (ion exchange water side) were separated and collected, and the collected upper layer part (pentanol side) was added to 100 ml of ion exchange water and charged into a beaker (for 300 ml). . Such a series of operations of adding ion-exchanged water to the upper layer part (pentanol side) such as stirring, sonication, centrifugation, standing, liquid separation, and recovery (pentanol side) was repeated three times. The recovered lower layer (ion-exchanged water side) was filtered and solid-liquid separated using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm). Moreover, the upper layer part (pentanol side) was collect | recovered, it filtered using the filter paper (Toyo Rossi Kaisha, Filter Paper 2 125mm), and solid-liquid-separated. In each case, the solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to recover the solid matter. When each solid was observed with a scanning electron microscope, most of the TS-1 zeolite was present in the lower layer (on the ion-exchanged water side) and almost no carbon nanotubes, and many carbon nanotubes were observed in the upper layer (pentanol side). It was. It can be seen that the solid catalyst was recovered as the lower layer part (ion exchange water side), and the carbon nanotubes having increased purity were obtained as the upper layer part (pentanol side). Recovery rate of solid catalyst (amount of recovered solid catalyst / amount of solid catalyst contained in composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes)) × 100) was 70%. The amount of solid catalyst recovered and the amount of solid catalyst contained in the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) Was heated to 800 ° C. (temperature rising time: 60 minutes) in an air atmosphere, held at 800 ° C. for 60 minutes, and calculated from the weight loss after burning out all the carbon materials.

(上層部(ペンタノール側)の固形物の分析)
実施例6の(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)で得た上層部(ペンタノール側)の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、参考例1の(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)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、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、参考例1の(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)で求めたG/D比同様、3であった。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、発熱ピーク温度は600℃であった。精製処理後もカーボンナノチューブのグラファイト層に欠陥が少ないことが予想でき、機械的強度、導電性に優れたカーボンナノチューブであることが期待できる。
(Analysis of solids in the upper layer (pentanol side))
When the solid matter in the upper layer portion (pentanol side) obtained in Example 6 (Purification of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was observed with a high-resolution transmission electron microscope, carbon nanotubes were observed. Similar to the carbon nanotubes observed in Reference Example 1 (analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes), most of the carbon nanotubes were composed of clean graphite layers with 2 to 5 layers. It was. Single-walled carbon nanotubes were also observed. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. In addition, the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, and the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm. The average G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. The G / D ratio determined in (Analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was 3. When heated at a heating rate of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 600 ° C. Even after the purification treatment, it can be expected that the graphite layer of the carbon nanotube has few defects, and it can be expected that the carbon nanotube is excellent in mechanical strength and conductivity.

<実施例7>
(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(シクロヘキサン・NaCl水溶液 2液系での精製))
参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物2.5gを、大気雰囲気で400℃(昇温時間40分)に加熱した。400℃で60分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。このカーボンナノチューブを含有する組成物2.0gを、シクロヘキサン100mlと濃度10%のNaCl水溶液100mlを入れたビーカー(300ml用)に投入し、スターラーで30分撹拌し、超音波洗浄器(YAMATO化学製、BRANSON3210、発信周波数47KHz、出力130W)で30分処理した後、分液ロート(250ml用)に移し、30分静置した。上層部(シクロヘキサン側)と下層部(NaCl水溶液側)を分液(上層部(シクロヘキサン側)と下層部(NaCl水溶液側)の界面ははっきり分かれたため、分液操作の作業性は向上した)、それぞれ回収し、回収した上層部(シクロヘキサン側)は、濃度10%のNaCl水溶液100mlを加えてビーカー(300ml用)に投入した。このような撹拌、超音波処理、静置、分液、回収した上層部(シクロヘキサン側)に濃度10%のNaCl水溶液を追加する一連の操作を1回として、3回繰り返した。回収した下層部(NaCl水溶液側)を、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。また、上層部(シクロヘキサン側)を回収し、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。それぞれ、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。それぞれの固形物を走査型電子顕微鏡で観察したところ、下層部(NaCl水溶液側)ではTS−1ゼオライトが大部分でカーボンナノチューブはほとんどなく、上層部(シクロヘキサン側)ではカーボンナノチューブが多く観察された。下層部(NaCl水溶液側)として固体触媒が回収でき、上層部(シクロヘキサン側)として純度を高めたカーボンナノチューブが得られたことがわかる。固体触媒の回収率(回収した固体触媒の量/参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量×100)は80%であった。なお、回収した固体触媒の量や、参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量は、試料を大気雰囲気で800℃(昇温時間60分)に加熱し、800℃で60分保持して、炭素からなる物質を全て焼き飛ばした後の重量減少から計算して求めた。
<Example 7>
(Purification of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes (purification in a cyclohexane / NaCl aqueous solution)
2.5 g of the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was heated to 400 ° C. (temperature raising time 40 minutes) in the air atmosphere. . After holding at 400 ° C. for 60 minutes, it was cooled to room temperature (temperature drop time 60 minutes). 2.0 g of the composition containing carbon nanotubes was put into a beaker (for 300 ml) containing 100 ml of cyclohexane and 100 ml of a 10% NaCl aqueous solution, stirred for 30 minutes with a stirrer, and an ultrasonic cleaner (manufactured by YAMATO Chemical). , BRANSON 3210, transmission frequency 47 KHz, output 130 W) for 30 minutes, then transferred to a separatory funnel (for 250 ml) and allowed to stand for 30 minutes. Separation of upper layer (cyclohexane side) and lower layer (NaCl aqueous solution side) (the interface between the upper layer (cyclohexane side) and lower layer (NaCl aqueous solution side) was clearly separated, so the workability of the liquid separation operation was improved), Each of the recovered upper layers (cyclohexane side) was added with 100 ml of a 10% NaCl aqueous solution and charged into a beaker (for 300 ml). Such a series of operations of adding a 10% NaCl aqueous solution to the upper layer (cyclohexane side) such stirring, sonication, standing, separation, and recovery was repeated once and repeated three times. The collected lower layer portion (NaCl aqueous solution side) was filtered using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm) and separated into solid and liquid. Moreover, the upper layer part (cyclohexane side) was collect | recovered, and it filtered using the filter paper (Toyo Rossi Kaisha, Filter Paper No. 125mm), and carried out solid-liquid separation. In each case, the solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to recover the solid matter. When each solid was observed with a scanning electron microscope, TS-1 zeolite was mostly contained in the lower layer (NaCl aqueous solution side) and almost no carbon nanotubes, and many carbon nanotubes were observed in the upper layer (cyclohexane side). . It can be seen that the solid catalyst was recovered as the lower layer part (NaCl aqueous solution side), and the carbon nanotubes having increased purity were obtained as the upper layer part (cyclohexane side). Recovery rate of solid catalyst (amount of recovered solid catalyst / amount of solid catalyst contained in composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes)) × 100) was 80%. The amount of solid catalyst recovered and the amount of solid catalyst contained in the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) Was heated to 800 ° C. (temperature rising time: 60 minutes) in an air atmosphere, held at 800 ° C. for 60 minutes, and calculated from the weight loss after burning out all the carbon materials.

(上層部(シクロヘキサン側)の固形物の分析)
実施例7の(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)で得た上層部(シクロヘキサン側)の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、参考例1の(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)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、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、参考例1の(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)で求めたG/D比同様、3であった。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、発熱ピーク温度は595℃であった。精製処理後もカーボンナノチューブのグラファイト層に欠陥が少ないことが予想でき、機械的強度、導電性に優れたカーボンナノチューブであることが期待できる。
(Analysis of solids in the upper layer (cyclohexane side))
When the solid matter of the upper layer part (cyclohexane side) obtained in Example 7 (purification of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was observed with a high-resolution transmission electron microscope, carbon nanotubes were observed, Similar to the carbon nanotubes observed in Reference Example 1 (analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes), most of the carbon nanotubes were composed of clean graphite layers with 2 to 5 layers. . Single-walled carbon nanotubes were also observed. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. In addition, the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, and the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm. The average G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. The G / D ratio determined in (Analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was 3. When heated at a heating rate of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 595 ° C. Even after the purification treatment, it can be expected that the graphite layer of the carbon nanotube has few defects, and it can be expected that the carbon nanotube is excellent in mechanical strength and conductivity.

<実施例8>
(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(シクロヘキサン・酸性水溶液 2液系での精製))
参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物2.5gを、大気雰囲気で400℃(昇温時間40分)に加熱した。400℃で60分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。このカーボンナノチューブを含有する組成物2.0gを、シクロヘキサン100mlと濃度10%HCl水溶液100mlを入れたビーカー(300ml用)に投入し、スターラーで30分撹拌し、超音波洗浄器(YAMATO化学製、BRANSON3210、発信周波数47KHz、出力130W)で30分処理した後、分液ロート(250ml用)に移し、30分静置した。上層部(シクロヘキサン側)と下層部(HCl水溶液側)を分液(上層部(シクロヘキサン側)と下層部(HCl水溶液側)の界面ははっきり分かれたため、分液操作の作業性は向上した)、それぞれ回収し、回収した上層部(シクロヘキサン側)は、濃度10%HCl水溶液100mlを加えてビーカー(300ml用)に投入した。このような撹拌、超音波処理、静置、分液、回収した上層部(シクロヘキサン側)に濃度10%HCl水溶液を追加する一連の操作を1回として、3回繰り返した。回収した下層部(HCl水溶液側)を、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。また、上層部(シクロヘキサン側)を回収し、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。それぞれ、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。それぞれの固形物を走査型電子顕微鏡で観察したところ、下層部(HCl水溶液側)ではTS−1ゼオライトが大部分でカーボンナノチューブはほとんどなく、上層部(シクロヘキサン側)ではカーボンナノチューブが多く観察された。下層部(HCl水溶液側)として固体触媒が回収でき、上層部(シクロヘキサン側)として純度を高めたカーボンナノチューブが得られたことがわかる。固体触媒の回収率(回収した固体触媒の量/参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量×100)は80%であった。なお、回収した固体触媒の量や、参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量は、試料を大気雰囲気で800℃(昇温時間60分)に加熱し、800℃で60分保持して、炭素からなる物質を全て焼き飛ばした後の重量減少から計算して求めた。
<Example 8>
(Purification of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes (cyclohexane / acidic aqueous solution)
2.5 g of the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was heated to 400 ° C. (temperature raising time 40 minutes) in the air atmosphere. . After holding at 400 ° C. for 60 minutes, it was cooled to room temperature (temperature drop time 60 minutes). 2.0 g of the composition containing carbon nanotubes was put into a beaker (for 300 ml) containing 100 ml of cyclohexane and 100 ml of 10% HCl aqueous solution, stirred for 30 minutes with a stirrer, and an ultrasonic cleaner (manufactured by YAMATO CHEMICAL, After 30 minutes treatment with BRANSON 3210, transmission frequency 47 KHz, output 130 W), it was transferred to a separatory funnel (for 250 ml) and allowed to stand for 30 minutes. Separation of upper layer (cyclohexane side) and lower layer (HCl aqueous solution side) (Because the interface between the upper layer (cyclohexane side) and lower layer (HCl aqueous solution side) was clearly separated, the workability of the separation operation was improved), Each of the collected upper layers (cyclohexane side) was added to a beaker (for 300 ml) after adding 100 ml of 10% HCl aqueous solution. A series of operations such as stirring, sonication, standing, liquid separation, and adding a 10% aqueous HCl solution to the recovered upper layer (cyclohexane side) were repeated three times. The collected lower layer (HCl aqueous solution side) was filtered using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm) to separate into solid and liquid. Moreover, the upper layer part (cyclohexane side) was collect | recovered, and it filtered using the filter paper (Toyo Rossi Kaisha, Filter Paper No. 125mm), and carried out solid-liquid separation. In each case, the solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to recover the solid matter. When each solid was observed with a scanning electron microscope, TS-1 zeolite was mostly present in the lower layer (HCl aqueous solution side) and almost no carbon nanotubes, and many carbon nanotubes were observed in the upper layer (cyclohexane side). . It can be seen that the solid catalyst was recovered as the lower layer portion (HCl aqueous solution side), and carbon nanotubes with increased purity were obtained as the upper layer portion (cyclohexane side). Recovery rate of solid catalyst (amount of recovered solid catalyst / amount of solid catalyst contained in composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes)) × 100) was 80%. The amount of solid catalyst recovered and the amount of solid catalyst contained in the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) Was heated to 800 ° C. (temperature rising time: 60 minutes) in an air atmosphere, held at 800 ° C. for 60 minutes, and calculated from the weight loss after burning out all the carbon materials.

(上層部(シクロヘキサン側)の固形物の分析)
実施例8の(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)で得た上層部(シクロヘキサン側)の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、参考例1の(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)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、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、参考例1の(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)で求めたG/D比同様、3であった。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、発熱ピーク温度は600℃であった。精製処理後もカーボンナノチューブのグラファイト層に欠陥が少ないことが予想でき、機械的強度、導電性に優れたカーボンナノチューブであることが期待できる。
(Analysis of solids in the upper layer (cyclohexane side))
When the solid matter in the upper layer portion (cyclohexane side) obtained in Example 8 (Purification of the composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was observed with a high-resolution transmission electron microscope, carbon nanotubes were observed, Similar to the carbon nanotubes observed in Reference Example 1 (analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes), most of the carbon nanotubes were composed of clean graphite layers with 2 to 5 layers. . Single-walled carbon nanotubes were also observed. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. In addition, the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, and the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm. The average G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. The G / D ratio determined in (Analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was 3. When heated at a heating rate of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 600 ° C. Even after the purification treatment, it can be expected that the graphite layer of the carbon nanotube has few defects, and it can be expected that the carbon nanotube is excellent in mechanical strength and conductivity.

<実施例9>
(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(シクロヘキサン・アルカリ水溶液 2液系での精製))
参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物2.5gを、大気雰囲気で400℃(昇温時間40分)に加熱した。400℃で60分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。このカーボンナノチューブを含有する組成物2.0gを、シクロヘキサン100mlと濃度10%のNaOH水溶液100mlを入れたビーカー(300ml用)に投入し、スターラーで30分撹拌し、超音波洗浄器(YAMATO化学製、BRANSON3210、発信周波数47KHz、出力130W)で30分処理した後、分液ロート(250ml用)に移し、30分静置した。上層部(シクロヘキサン側)と下層部(NaOH水溶液側)を分液、それぞれ回収し、回収した上層部(シクロヘキサン側)は、濃度10%のNaOH水溶液100mlを加えてビーカー(300ml用)に投入した。このような撹拌、超音波処理、静置、分液、回収した上層部(シクロヘキサン側)に濃度10%のNaOH水溶液を追加する一連の操作を1回として、3回繰り返した。回収した下層部(NaOH水溶液側)を、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。また、上層部(シクロヘキサン側)を回収し、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。それぞれ、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。それぞれの固形物を走査型電子顕微鏡で観察したところ、下層部(NaOH水溶液側)ではTS−1ゼオライトが大部分でカーボンナノチューブはほとんどなく、上層部(シクロヘキサン側)ではカーボンナノチューブが多く観察された。下層部(NaOH水溶液側)として固体触媒が回収でき、上層部(シクロヘキサン側)として純度を高めたカーボンナノチューブが得られたことがわかる。固体触媒の回収率(回収した固体触媒の量/参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量×100)は85%であった。なお、回収した固体触媒の量や、参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量は、試料を大気雰囲気で800℃(昇温時間60分)に加熱し、800℃で60分保持して、炭素からなる物質を全て焼き飛ばした後の重量減少から計算して求めた。
<Example 9>
(Purification of a composition containing carbon nanotubes of 2 to 5 layers (purification in cyclohexane / alkaline aqueous solution))
2.5 g of the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was heated to 400 ° C. (temperature raising time 40 minutes) in the air atmosphere. . After holding at 400 ° C. for 60 minutes, it was cooled to room temperature (temperature drop time 60 minutes). 2.0 g of the composition containing carbon nanotubes was put into a beaker (for 300 ml) containing 100 ml of cyclohexane and 100 ml of 10% NaOH aqueous solution, stirred for 30 minutes with a stirrer, and an ultrasonic cleaner (manufactured by YAMATO CHEMICAL). , BRANSON 3210, transmission frequency 47 KHz, output 130 W) for 30 minutes, then transferred to a separatory funnel (for 250 ml) and allowed to stand for 30 minutes. The upper layer part (cyclohexane side) and the lower layer part (NaOH aqueous solution side) were separated and collected, and the collected upper layer part (cyclohexane side) was added to a beaker (for 300 ml) after adding 100 ml of 10% NaOH aqueous solution. . Such a series of operations of adding a 10% NaOH aqueous solution to the stirring (supersonic treatment), standing still, separating, and collecting the upper layer (cyclohexane side) was repeated three times. The collected lower layer portion (NaOH aqueous solution side) was filtered using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm) and separated into solid and liquid. Moreover, the upper layer part (cyclohexane side) was collect | recovered, and it filtered using the filter paper (Toyo Rossi Kaisha, Filter Paper No. 125mm), and carried out solid-liquid separation. In each case, the solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to recover the solid matter. When each solid was observed with a scanning electron microscope, TS-1 zeolite was mostly present in the lower layer (NaOH aqueous solution side) and almost no carbon nanotubes, and many carbon nanotubes were observed in the upper layer (cyclohexane side). . It can be seen that the solid catalyst was recovered as the lower layer part (NaOH aqueous solution side), and the carbon nanotubes having increased purity were obtained as the upper layer part (cyclohexane side). Recovery rate of solid catalyst (amount of recovered solid catalyst / amount of solid catalyst contained in the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes)) × 100) was 85%. The amount of solid catalyst recovered and the amount of solid catalyst contained in the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) Was heated to 800 ° C. (temperature rising time: 60 minutes) in an air atmosphere, held at 800 ° C. for 60 minutes, and calculated from the weight loss after burning out all the carbon materials.

(上層部(シクロヘキサン側)の固形物の分析)
実施例8の(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)で得た上層部(シクロヘキサン側)の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、参考例1の(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)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、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、参考例1の(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)で求めたG/D比同様、3であった。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、発熱ピーク温度は610℃であった。精製処理後もカーボンナノチューブのグラファイト層に欠陥が少ないことが予想でき、機械的強度、導電性に優れたカーボンナノチューブであることが期待できる。
(Analysis of solids in the upper layer (cyclohexane side))
When the solid matter in the upper layer portion (cyclohexane side) obtained in Example 8 (Purification of the composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was observed with a high-resolution transmission electron microscope, carbon nanotubes were observed, Similar to the carbon nanotubes observed in Reference Example 1 (analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes), most of the carbon nanotubes were composed of clean graphite layers with 2 to 5 layers. . Single-walled carbon nanotubes were also observed. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. Moreover, when the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm, and the average G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. The G / D ratio determined in (Analysis of composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was 3. When heated at a heating rate of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 610 ° C. Even after the purification treatment, it can be expected that the graphite layer of the carbon nanotube has few defects, and it can be expected that the carbon nanotube is excellent in mechanical strength and conductivity.

<実施例10>
(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(シクロヘキサン・イオン交換水 2液系での精製 フッ化水素酸処理))
参考例1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物2.5gを、大気雰囲気で400℃(昇温時間40分)に加熱した。400℃で60分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。このカーボンナノチューブを含有する組成物2.0gを、シクロヘキサン100mlとイオン交換水100mlを入れたビーカー(300ml用)に投入し、スターラーで30分撹拌し、超音波洗浄器(YAMATO化学製、BRANSON3210、発信周波数47KHz、出力130W)で30分処理した後、分液ロート(250ml用)に移し、30分静置した。上層部(シクロヘキサン側)と下層部(イオン交換水側)を分液、それぞれ回収し、回収した上層部(シクロヘキサン側)は、イオン交換水100mlを加えてビーカー(300ml用)に投入した。このような撹拌、超音波処理、静置、分液、回収した上層部(シクロヘキサン側)にイオン交換水を追加する一連の操作を1回として、3回繰り返した。回収した下層部(イオン交換水側)を、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。また、上層部(シクロヘキサン側)を回収し、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。それぞれ、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。それぞれの固形物を走査型電子顕微鏡で観察したところ、下層部(イオン交換水側)ではTS−1ゼオライトが大部分でカーボンナノチューブはほとんどなく、上層部(シクロヘキサン側)ではカーボンナノチューブが多く観察された。さらに、上層部(シクロヘキサン側)から回収した固形物を、濃度0.8mol/リットルのフッ化水素酸水溶液100ml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。
<Example 10>
(Purification of a composition containing carbon nanotubes of 2 to 5 layers (purification with cyclohexane / ion exchange water two-component system hydrofluoric acid treatment))
2.5 g of the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was heated to 400 ° C. (temperature raising time 40 minutes) in the air atmosphere. . After holding at 400 ° C. for 60 minutes, it was cooled to room temperature (temperature drop time 60 minutes). 2.0 g of this carbon nanotube-containing composition was put into a beaker (for 300 ml) containing 100 ml of cyclohexane and 100 ml of ion-exchanged water, stirred for 30 minutes with a stirrer, and an ultrasonic cleaner (manufactured by Yamato Chemical, BRANSON 3210, After processing for 30 minutes at a transmission frequency of 47 KHz and an output of 130 W, it was transferred to a separating funnel (for 250 ml) and allowed to stand for 30 minutes. The upper layer part (cyclohexane side) and the lower layer part (ion exchange water side) were separated and collected, and the collected upper layer part (cyclohexane side) was added with 100 ml of ion exchange water and charged into a beaker (for 300 ml). Such a series of operations of adding ion-exchanged water to the agitation, sonication, standing, liquid separation, and collecting upper layer part (cyclohexane side) was repeated three times. The recovered lower layer (ion-exchanged water side) was filtered and solid-liquid separated using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm). Moreover, the upper layer part (cyclohexane side) was collect | recovered, and it filtered using the filter paper (Toyo Rossi Kaisha, Filter Paper No. 125mm), and carried out solid-liquid separation. In each case, the solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to recover the solid matter. When each solid substance was observed with a scanning electron microscope, TS-1 zeolite was mostly contained in the lower layer (ion exchange water side) and almost no carbon nanotubes, and many carbon nanotubes were observed in the upper layer (cyclohexane side). It was. Furthermore, the solid matter collected from the upper layer part (cyclohexane side) was put into 100 ml of a hydrofluoric acid aqueous solution having a concentration of 0.8 mol / liter, and then stirred for 1 hour while maintaining at room temperature. Thereafter, the mixture was filtered using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm) and separated into solid and liquid. The solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to collect the solid matter.

(フッ化水素酸水溶液処理後の固形物の分析)
実施例10のフッ化水素酸水溶液処理後の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、参考例1の(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)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。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、金属(鉄、コバルト)は1重量%以下であった。また、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、参考例1の(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)で求めたG/D比同様、3であった。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、発熱ピーク温度は600℃であった。精製処理後もカーボンナノチューブのグラファイト層に欠陥が少ないことが予想でき、機械的強度、導電性に優れたカーボンナノチューブであることが期待できる。
(Analysis of solids after treatment with hydrofluoric acid solution)
When the solid after the hydrofluoric acid aqueous solution treatment of Example 10 was observed with a high-resolution transmission electron microscope, carbon nanotubes were observed, and the composition of Reference Example 1 (a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was observed. Similar to the carbon nanotubes observed in (Analysis), most of the carbon nanotubes were composed of 2 to 5 layers composed of clean graphite layers. Single-walled carbon nanotubes were also observed. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. As a result of elemental analysis using an EDS attached to a scanning microscope (JSM-6301F) manufactured by JEOL Ltd., silicon was less than 1% by weight and metal (iron, cobalt) was 1% by weight with respect to 100% by weight of carbon. % Or less. In addition, the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, and the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm. The average G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. The G / D ratio determined in (Analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was 3. When heated at a heating rate of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 600 ° C. Even after the purification treatment, it can be expected that the graphite layer of the carbon nanotube has few defects, and it can be expected that the carbon nanotube is excellent in mechanical strength and conductivity.

<実施例11>
(単層カーボンナノチューブを含有する組成物の精製(シクロヘキサン・イオン交換水 2液系での精製 フッ化水素酸処理))
参考例2の(単層カーボンナノチューブを含有する組成物の合成)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物2.5gを、大気雰囲気で400℃(昇温時間40分)に加熱した。400℃で60分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。このカーボンナノチューブを含有する組成物2.0gを、シクロヘキサン100mlとイオン交換水100mlを入れたビーカー(300ml用)に投入し、スターラーで30分撹拌し、超音波洗浄器(YAMATO化学製、BRANSON3210、発信周波数47KHz、出力130W)で30分処理した後、分液ロート(250ml用)に移し、30分静置した。上層部(シクロヘキサン側)と下層部(イオン交換水側)を分液、それぞれ回収し、回収した上層部(シクロヘキサン側)は、イオン交換水100mlを加えてビーカー(300ml用)に投入した。このような撹拌、超音波処理、静置、分液、回収した上層部(シクロヘキサン側)にイオン交換水を追加する一連の操作を1回として、3回繰り返した。回収した下層部(イオン交換水側)を、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。また、上層部(シクロヘキサン側)を回収し、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。それぞれ、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。それぞれの固形物を走査型電子顕微鏡で観察したところ、下層部(イオン交換水側)ではY型ゼオライトが大部分でカーボンナノチューブはほとんどなく、上層部(シクロヘキサン側)ではカーボンナノチューブが多く観察された。下層部(イオン交換水側)として固体触媒が回収でき、上層部(シクロヘキサン側)として純度を高めたカーボンナノチューブが得られたことがわかる。固体触媒の回収率(回収した固体触媒の量/参考例2の(単層カーボンナノチューブを含有する組成物の合成)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量×100)は95%であった。なお、回収した固体触媒の量や、参考例2の(単層カーボンナノチューブを含有する組成物の合成)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量は、試料を大気雰囲気で800℃(昇温時間60分)に加熱し、800℃で60分保持して、炭素からなる物質を全て焼き飛ばした後の重量減少から計算して求めた。さらに、上層部(シクロヘキサン側)から回収した固形物を、濃度0.2mol/リットルのフッ化水素酸水溶液100ml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。
<Example 11>
(Purification of a composition containing single-walled carbon nanotubes (refining with cyclohexane / ion exchange water two-component system hydrofluoric acid treatment))
2.5 g of the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 2 (synthesis of composition containing single-walled carbon nanotubes) was heated to 400 ° C. (temperature raising time: 40 minutes) in an air atmosphere. After holding at 400 ° C. for 60 minutes, it was cooled to room temperature (temperature drop time 60 minutes). 2.0 g of this carbon nanotube-containing composition was put into a beaker (for 300 ml) containing 100 ml of cyclohexane and 100 ml of ion-exchanged water, stirred for 30 minutes with a stirrer, and an ultrasonic cleaner (manufactured by Yamato Chemical, BRANSON 3210, After processing for 30 minutes at a transmission frequency of 47 KHz and an output of 130 W, it was transferred to a separating funnel (for 250 ml) and allowed to stand for 30 minutes. The upper layer part (cyclohexane side) and the lower layer part (ion exchange water side) were separated and collected, and the collected upper layer part (cyclohexane side) was added with 100 ml of ion exchange water and charged into a beaker (for 300 ml). Such a series of operations of adding ion-exchanged water to the agitation, sonication, standing, liquid separation, and collecting upper layer part (cyclohexane side) was repeated three times. The recovered lower layer (ion-exchanged water side) was filtered and solid-liquid separated using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm). Moreover, the upper layer part (cyclohexane side) was collect | recovered, and it filtered using the filter paper (Toyo Rossi Kaisha, Filter Paper No. 125mm), and carried out solid-liquid separation. In each case, the solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to recover the solid matter. When each solid was observed with a scanning electron microscope, most of the Y-type zeolite was present in the lower layer (on the ion-exchanged water side) and almost no carbon nanotubes, and many carbon nanotubes were observed in the upper layer (on the cyclohexane side). . It can be seen that the solid catalyst could be recovered as the lower layer part (ion exchange water side), and the carbon nanotube with increased purity was obtained as the upper layer part (cyclohexane side). Recovery rate of solid catalyst (amount of recovered solid catalyst / amount of solid catalyst contained in composition containing carbon nanotubes obtained in (Synthesis of composition containing single-walled carbon nanotubes) in Reference Example 2 × 100) Was 95%. The amount of the solid catalyst recovered and the amount of the solid catalyst contained in the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 2 (synthesis of the composition containing single-walled carbon nanotubes) were determined in the atmosphere. And heated to 800 ° C. (temperature rising time 60 minutes), held at 800 ° C. for 60 minutes, and calculated from the weight loss after burning out all the carbon materials. Furthermore, the solid matter recovered from the upper layer part (cyclohexane side) was put into 100 ml of a hydrofluoric acid aqueous solution having a concentration of 0.2 mol / liter, and then stirred for 1 hour while maintaining at room temperature. Thereafter, the mixture was filtered using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm) and separated into solid and liquid. The solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to collect the solid matter.

(フッ化水素酸水溶液処理後の固形物の分析)
実施例11のフッ化水素酸水溶液処理後の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、参考例2の(単層カーボンナノチューブを含有する組成物の分析)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、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。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、金属(鉄、コバルト)は1重量%以下であった。また、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、参考例2の(単層カーボンナノチューブを含有する組成物の分析)で求めたG/D比同様、35であった。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、発熱ピーク温度は560℃であった。精製処理後もカーボンナノチューブのグラファイト層に欠陥が少ないことが予想でき、機械的強度、導電性に優れたカーボンナノチューブであることが期待できる。
(Analysis of solids after treatment with hydrofluoric acid solution)
When the solid matter after the hydrofluoric acid aqueous solution treatment of Example 11 was observed with a high-resolution transmission electron microscope, carbon nanotubes were observed, and in Reference Example 2 (analysis of composition containing single-walled carbon nanotubes) Similar to the observed carbon nanotubes, the carbon nanotubes were composed of a clean graphite layer, and the single-walled carbon nanotubes were mostly. Many single-walled carbon nanotubes were observed in bundles. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. As a result of elemental analysis using an EDS attached to a scanning microscope (JSM-6301F) manufactured by JEOL Ltd., silicon was less than 1% by weight and metal (iron, cobalt) was 1% by weight with respect to 100% by weight of carbon. % Or less. Moreover, when the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm, and the average G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. It was 35 like the G / D ratio calculated | required by (analysis of the composition containing a single wall carbon nanotube). When heated at a heating rate of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 560 ° C. Even after the purification treatment, it can be expected that the graphite layer of the carbon nanotube has few defects, and it can be expected that the carbon nanotube is excellent in mechanical strength and conductivity.

<実施例12>
(多層カーボンナノチューブを含有する組成物の精製(シクロヘキサン・イオン交換水 2液系での精製 フッ化水素酸処理))
参考例3の(多層カーボンナノチューブを含有する組成物の合成)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物2.5gを、大気雰囲気で500℃(昇温時間40分)に加熱した。500℃で60分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。このカーボンナノチューブを含有する組成物2.0gを、シクロヘキサン100mlとイオン交換水100mlを入れたビーカー(300ml用)に投入し、スターラーで30分撹拌し、超音波洗浄器(YAMATO化学製、BRANSON3210、発信周波数47KHz、出力130W)で30分処理した後、分液ロート(250ml用)に移し、30分静置した。上層部(シクロヘキサン側)と下層部(イオン交換水側)を分液、それぞれ回収し、回収した上層部(シクロヘキサン側)は、イオン交換水100mlを加えてビーカー(300ml用)に投入した。このような撹拌、超音波処理、静置、分液、回収した上層部(シクロヘキサン側)にイオン交換水を追加する一連の操作を1回として、3回繰り返した。回収した下層部(イオン交換水側)を、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。また、上層部(シクロヘキサン側)を回収し、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。それぞれ、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。それぞれの固形物を走査型電子顕微鏡で観察したところ、下層部(イオン交換水側)ではY型ゼオライトが大部分でカーボンナノチューブはほとんどなく、上層部(シクロヘキサン側)ではカーボンナノチューブが多く観察された。下層部(イオン交換水側)として固体触媒が回収でき、上層部(シクロヘキサン側)として純度を高めたカーボンナノチューブが得られたことがわかる。固体触媒の回収率(回収した固体触媒の量/参考例3の(多層カーボンナノチューブを含有する組成物の合成)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量×100)は70%であった。なお、回収した固体触媒の量や、参考例3の(多層のカーボンナノチューブを含有する組成物の合成)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物に含まれる固体触媒の量は、試料を大気雰囲気で800℃(昇温時間60分)に加熱し、800℃で60分保持して、炭素からなる物質を全て焼き飛ばした後の重量減少から計算して求めた。さらに、上層部(シクロヘキサン側)から回収した固形物を、濃度1.2mol/リットルのフッ化水素酸水溶液100ml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。
<Example 12>
(Purification of a composition containing multi-walled carbon nanotubes (Cyclohexane / ion-exchanged water two-component purification hydrofluoric acid treatment))
2.5 g of the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 3 (synthesis of composition containing multi-walled carbon nanotubes) was heated to 500 ° C. (temperature raising time: 40 minutes) in an air atmosphere. After holding at 500 ° C. for 60 minutes, it was cooled to room temperature (temperature drop time 60 minutes). 2.0 g of this carbon nanotube-containing composition was put into a beaker (for 300 ml) containing 100 ml of cyclohexane and 100 ml of ion-exchanged water, stirred for 30 minutes with a stirrer, and an ultrasonic cleaner (manufactured by Yamato Chemical, BRANSON 3210, After processing for 30 minutes at a transmission frequency of 47 KHz and an output of 130 W, it was transferred to a separating funnel (for 250 ml) and allowed to stand for 30 minutes. The upper layer part (cyclohexane side) and the lower layer part (ion exchange water side) were separated and collected, and the collected upper layer part (cyclohexane side) was added with 100 ml of ion exchange water and charged into a beaker (for 300 ml). Such a series of operations of adding ion-exchanged water to the agitation, sonication, standing, liquid separation, and collecting upper layer part (cyclohexane side) was repeated three times. The recovered lower layer (ion-exchanged water side) was filtered and solid-liquid separated using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm). Moreover, the upper layer part (cyclohexane side) was collect | recovered, and it filtered using the filter paper (Toyo Rossi Kaisha, Filter Paper No. 125mm), and carried out solid-liquid separation. In each case, the solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to recover the solid matter. When each solid was observed with a scanning electron microscope, most of the Y-type zeolite was present in the lower layer (on the ion-exchanged water side) and almost no carbon nanotubes, and many carbon nanotubes were observed in the upper layer (on the cyclohexane side). . It can be seen that the solid catalyst could be recovered as the lower layer part (ion exchange water side), and the carbon nanotube with increased purity was obtained as the upper layer part (cyclohexane side). Recovery rate of solid catalyst (amount of recovered solid catalyst / amount of solid catalyst contained in the composition containing carbon nanotubes obtained in (Synthesis of composition containing multi-walled carbon nanotubes) in Reference Example 3 × 100) is 70%. The amount of the solid catalyst recovered and the amount of the solid catalyst contained in the composition containing the carbon nanotubes obtained in Reference Example 3 (synthesis of the composition containing multi-walled carbon nanotubes) were determined in the atmosphere of the sample. And heated to 800 ° C. (temperature rising time 60 minutes), held at 800 ° C. for 60 minutes, and calculated from the weight loss after burning out all the carbon materials. Furthermore, the solid matter collected from the upper layer part (cyclohexane side) was put into 100 ml of a hydrofluoric acid aqueous solution having a concentration of 1.2 mol / liter, and then stirred for 1 hour while maintaining at room temperature. Thereafter, the mixture was filtered using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm) and separated into solid and liquid. The solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to collect the solid matter.

(フッ化水素酸水溶液処理後の固形物の分析)
実施例12のフッ化水素酸水溶液処理後の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、参考例3の(多層カーボンナノチューブを含有する組成物の分析)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。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、金属(鉄、コバルト)は1重量%以下であった。また、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、参考例3の(多層カーボンナノチューブを含有する組成物の分析)で求めたG/D比同様、1であった。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、発熱ピーク温度は600℃であった。精製処理後もカーボンナノチューブのグラファイト層に欠陥が少ないことが予想でき、機械的強度、導電性に優れたカーボンナノチューブであることが期待できる。
(Analysis of solids after treatment with hydrofluoric acid solution)
When the solid matter after the hydrofluoric acid aqueous solution treatment of Example 12 was observed with a high-resolution transmission electron microscope, carbon nanotubes were observed, and were observed in Reference Example 3 (analysis of a composition containing multi-walled carbon nanotubes). Like the carbon nanotubes, the carbon nanotubes were composed of a clean graphite layer, and most of them were multi-walled carbon nanotubes having 10 to 20 layers. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. As a result of elemental analysis using an EDS attached to a scanning microscope (JSM-6301F) manufactured by JEOL Ltd., silicon was less than 1% by weight and metal (iron, cobalt) was 1% by weight with respect to 100% by weight of carbon. % Or less. Moreover, when the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm, and the average G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. The G / D ratio determined in (Analysis of composition containing multi-walled carbon nanotubes) was 1. When heated at a heating rate of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 600 ° C. Even after the purification treatment, it can be expected that the graphite layer of the carbon nanotube has few defects, and it can be expected that the carbon nanotube is excellent in mechanical strength and conductivity.

<実施例13>
(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 固体触媒の再利用)
内径64mmの石英管の中央部の石英ウール上に、実施例4の方法で回収した下層部(イオン交換水側)の固形物4.0g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。
<Example 13>
(Synthesis of a composition containing 2 to 5 carbon nanotubes, reuse of a solid catalyst)
On the quartz wool at the center of a quartz tube having an inner diameter of 64 mm, 4.0 g of the solid material in the lower layer (ion-exchanged water side) recovered by the method of Example 4 was taken, and argon gas was supplied at 600 cc / min. The quartz tube was installed in an electric furnace, and the center temperature was heated to 800 ° C. (temperature rising time 30 minutes). After reaching 800 ° C., ultra high purity acetylene gas (manufactured by high pressure gas industry) is supplied at 5 cc / min for 30 minutes, then the supply of acetylene gas is stopped, the temperature is cooled to room temperature, and a composition containing carbon nanotubes Was taken out.

(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13の(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)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、参考例1の(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)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、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、3であった。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、発熱ピーク温度は590℃であった。本発明の方法で回収した固体触媒が、再利用可能であることがわかる。
(Analysis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes)
The composition containing carbon nanotubes obtained in Example 13 (synthesis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was observed with a high-resolution transmission electron microscope. (Analysis of composition containing carbon nanotubes), the carbon nanotubes were composed of a clean graphite layer, and most of the carbon nanotubes were 2 to 5 in number. Single-walled carbon nanotubes were also observed. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. Moreover, the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm, and the average of the G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. . When heated at a rate of temperature increase of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 590 ° C. It can be seen that the solid catalyst recovered by the method of the present invention can be reused.

<実施例14>
(単層カーボンナノチューブを含有する組成物の合成 固体触媒の再利用)
内径64mmの石英管の中央部の石英ウール上に、実施例11の方法で回収した下層部(イオン交換水側)の固形物4.0g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30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。
<Example 14>
(Synthesis of compositions containing single-walled carbon nanotubes, reuse of solid catalyst)
On the quartz wool at the center of a quartz tube having an inner diameter of 64 mm, 4.0 g of the solid material in the lower layer (ion-exchanged water side) recovered by the method of Example 11 was taken, and argon gas was supplied at 200 cc / min. The quartz tube was installed in an electric furnace, and the center temperature was heated to 800 ° C. (temperature rising time 30 minutes). After reaching 800 ° C., the supply of argon gas was stopped. Ethanol vapor was supplied for 30 minutes while evacuating the inside of the quartz tube with a vacuum pump. At this time, the degree of vacuum inside the quartz tube was 5 Torr (0.7 KPa). The evacuation inside the quartz tube was stopped, and argon gas was supplied at 200 cc / min. The temperature was cooled to room temperature, and a composition containing carbon nanotubes was taken out.

(単層カーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
実施例14の(単層カーボンナノチューブを含有する組成物の合成)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、参考例2の(単層カーボンナノチューブを含有する組成物の分析)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、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。また、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、35であった。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、発熱ピーク温度は550℃であった。本発明の方法で回収した固体触媒が、再利用可能であることがわかる。
(Analysis of compositions containing single-walled carbon nanotubes)
When the composition containing carbon nanotubes obtained in Example 14 (synthesis of composition containing single-walled carbon nanotubes) was observed with a high-resolution transmission electron microscope, the composition containing single-walled carbon nanotubes in Reference Example 2 (containing single-walled carbon nanotubes) The carbon nanotubes were composed of a clean graphite layer, and the single-walled carbon nanotubes were mostly the same as the carbon nanotubes observed in the analysis of the composition. Many single-walled carbon nanotubes were observed in bundles. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. In addition, Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm using a Raman spectrophotometer INF-300 manufactured by HORIBA Joban Yvon, and the average of the G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. . When heated at a heating rate of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 550 ° C. It can be seen that the solid catalyst recovered by the method of the present invention can be reused.

<実施例15>
(多層カーボンナノチューブを含有する組成物の合成 固体触媒の再利用)
内径64mmの石英管の中央部の石英ウール上に、実施例12の方法で回収した下層部(イオン交換水側)の固形物4.0g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。
<Example 15>
(Synthesis of composition containing multi-walled carbon nanotubes, reuse of solid catalyst)
On the quartz wool at the center of the quartz tube having an inner diameter of 64 mm, 4.0 g of the solid material in the lower layer (ion-exchanged water side) recovered by the method of Example 12 was taken, and argon gas was supplied at 600 cc / min. The quartz tube was installed in an electric furnace, and the center temperature was heated to 600 ° C. (temperature rising time 30 minutes). After reaching 600 ° C., ultra high purity acetylene gas (manufactured by high pressure gas industry) is supplied at 10 cc / min for 30 minutes, then the supply of acetylene gas is stopped, the temperature is cooled to room temperature, and a composition containing carbon nanotubes Was taken out.

(多層カーボンナノチューブを含有する組成物の分析)
実施例15の(多層カーボンナノチューブを含有する組成物の合成)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、参考例3の(多層カーボンナノチューブを含有する組成物の分析)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、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、1であった。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、発熱ピーク温度は600℃であった。本発明の方法で回収した固体触媒が、再利用可能であることがわかる。
(Analysis of compositions containing multi-walled carbon nanotubes)
When the composition containing carbon nanotubes obtained in Example 15 (synthesis of a composition containing multi-walled carbon nanotubes) was observed with a high-resolution transmission electron microscope, the composition of Reference Example 3 (composition containing multi-walled carbon nanotubes) was observed. Similar to the carbon nanotubes observed in the analysis of the product, the carbon nanotubes were composed of a clean graphite layer, and most of them were multi-walled carbon nanotubes having 10 to 20 layers. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. Moreover, the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm, and the average of the G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. . When heated at a heating rate of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 600 ° C. It can be seen that the solid catalyst recovered by the method of the present invention can be reused.

< 実施例1 6 >
( 単層カーボンナノチューブを含有する組成物の精製)
アーク放電法によって合成された単層カーボンナノチューブを含有する組成物2.0gを、シクロヘキサン100mlとイオン交換水100mlを入れたビーカー(300ml用)に投入し、スターラーで30分撹拌し、超音波洗浄器(YAMATO化学製、BRANSON3210、発信周波数4 7KHz、出力130W)で30分処理した後、分液ロート(250ml用)に移し、30分静置した。上層部(シクロヘキサン側)と下層部(イオン交換水側)を分液、それぞれ回収し、回収した上層部(シクロヘキサン側)は、イオン交換水100mlを加えてビーカー(300ml用)に投入した。このような撹拌、超音波処理、静置、分液、回収した上層部(シクロヘキサン側)にイオン交換水を追加する一連の操作を1回として、10回繰り返した。回収した下層部(イオン交換水側)を、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号 125mm)を用いてろ過し固液分離した。また、上層部(シクロヘキサン側)を回収し、ろ紙(Toyo Roshi Kaisha、Filter Paper 2号125mm)を用いてろ過し固液分離した。それぞれ、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。それぞれの固形物を走査型電子顕微鏡で観察したところ、下層部(イオン交換水側)ではカーボンナノチューブはほとんどなく、微粒子状の物質やフィルム状の物質が多く観察され、上層部(シクロヘキサン側)ではカーボンナノチューブが多く観察された。上層部(シクロヘキサン側)として純度を高めたカーボンナノチューブが得られたことがわかる。
<Example 1 6>
(Purification of compositions containing single-walled carbon nanotubes)
2.0 g of the composition containing single-walled carbon nanotubes synthesized by the arc discharge method is put into a beaker (for 300 ml) containing 100 ml of cyclohexane and 100 ml of ion-exchanged water, stirred for 30 minutes with a stirrer, and subjected to ultrasonic cleaning. The sample was treated with a vessel (manufactured by Yamato Chemical, BRANSON 3210, transmission frequency 47 KHz, output 130 W) for 30 minutes, then transferred to a separatory funnel (for 250 ml) and allowed to stand for 30 minutes. The upper layer part (cyclohexane side) and the lower layer part (ion exchange water side) were separated and collected, and the collected upper layer part (cyclohexane side) was added with 100 ml of ion exchange water and charged into a beaker (for 300 ml). A series of operations for adding ion-exchanged water to the upper layer part (cyclohexane side) such stirring, sonication, standing, liquid separation, and recovery was repeated once and repeated 10 times. The recovered lower layer (ion-exchanged water side) was filtered and solid-liquid separated using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm). Moreover, the upper layer part (cyclohexane side) was collect | recovered, it filtered using the filter paper (Toyo Rossi Kaisha, Filter Paper No. 125mm), and solid-liquid-separated. In each case, the solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to recover the solid matter. When each solid was observed with a scanning electron microscope, there were almost no carbon nanotubes in the lower layer (on the ion-exchanged water side), and many fine particles and films were observed, and in the upper layer (the cyclohexane side) Many carbon nanotubes were observed . It can be seen that carbon nanotubes having improved purity as the upper layer portion (cyclohexane side) was obtained.

<比較例1>
(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1の(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)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物2.5gを、大気雰囲気で400℃(昇温時間40分)に加熱した。400℃で60分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。このカーボンナノチューブを含有する組成物2.0gを、濃度5mol/リットルのフッ化水素酸水溶液100ml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。
<Comparative Example 1>
(Purification of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes)
2.5 g of the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 1 (synthesis of a composition containing 2 to 5 layers of carbon nanotubes) was heated to 400 ° C. (temperature raising time 40 minutes) in the air atmosphere. . After holding at 400 ° C. for 60 minutes, it was cooled to room temperature (temperature drop time 60 minutes). 2.0 g of the composition containing carbon nanotubes was put into 100 ml of a hydrofluoric acid aqueous solution having a concentration of 5 mol / liter, and then stirred for 1 hour while being kept at room temperature. Thereafter, the mixture was filtered using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm) and separated into solid and liquid. The solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to collect the solid matter.

(フッ化水素酸水溶液処理後の固形物の分析)
比較例1のフッ化水素酸水溶液処理後の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。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、金属(鉄、コバルト)は3重量%であった。また、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、2であった。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、発熱ピーク温度は580℃であった。
(Analysis of solids after treatment with hydrofluoric acid solution)
When the solid matter after the hydrofluoric acid aqueous solution treatment of Comparative Example 1 was observed with a high-resolution transmission electron microscope, carbon nanotubes were observed and the number of layers composed of relatively clean graphite layers was 2 to 5 carbon. Most were nanotubes. Single-walled carbon nanotubes were also observed. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. As a result of elemental analysis using an EDS attached to a scanning microscope (JSM-6301F) manufactured by JEOL Ltd., silicon was less than 1% by weight and metal (iron, cobalt) was 3% with respect to 100% by weight of carbon. %Met. Moreover, the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, and the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm. . When heated at a rate of temperature increase of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 580 ° C.

<比較例2>
(単層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の(単層カーボンナノチューブを含有する組成物の合成)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物2.5gを、大気雰囲気で400℃(昇温時間40分)に加熱した。400℃で60分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。このカーボンナノチューブを含有する組成物2.0gを、濃度5mol/リットルのフッ化水素酸水溶液100ml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。
<Comparative example 2>
(Purification of a composition containing single-walled carbon nanotubes)
2.5 g of the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 2 (synthesis of composition containing single-walled carbon nanotubes) was heated to 400 ° C. (temperature raising time: 40 minutes) in an air atmosphere. After holding at 400 ° C. for 60 minutes, it was cooled to room temperature (temperature drop time 60 minutes). 2.0 g of the composition containing carbon nanotubes was put into 100 ml of a hydrofluoric acid aqueous solution having a concentration of 5 mol / liter, and then stirred for 1 hour while being kept at room temperature. Thereafter, the mixture was filtered using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm) and separated into solid and liquid. The solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to collect the solid matter.

(フッ化水素酸水溶液処理後の固形物の分析)
比較例2のフッ化水素酸水溶液処理後の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は比較的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。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2重量%、金属(鉄、コバルト)は2重量%であった。また、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、20であった。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、発熱ピーク温度は400℃であった。
(Analysis of solids after treatment with hydrofluoric acid solution)
When the solid matter after the hydrofluoric acid aqueous solution treatment of Comparative Example 2 was observed with a high-resolution transmission electron microscope, the carbon nanotubes were composed of a relatively clean graphite layer, and the single-walled carbon nanotubes were mostly. . Many single-walled carbon nanotubes were observed in bundles. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. As a result of elemental analysis using an EDS attached to a scanning microscope (JSM-6301F) manufactured by JEOL Ltd., silicon was 2% by weight and metal (iron, cobalt) was 2% by weight with respect to 100% by weight of carbon. Met. Moreover, the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm, and the average of the G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. . When heated at a rate of temperature increase of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 400 ° C.

<比較例3>
(多層カーボンナノチューブを含有する組成物の精製)
参考例3の(多層カーボンナノチューブを含有する組成物の合成)で得たカーボンナノチューブを含有する組成物2.5gを、大気雰囲気で500℃(昇温時間40分)に加熱した。500℃で60分保持した後、室温まで冷却した(降温時間60分)。このカーボンナノチューブを含有する組成物2.0gを、濃度5mol/リットルのフッ化水素酸水溶液100ml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。
<Comparative Example 3>
(Purification of a composition containing multi-walled carbon nanotubes)
2.5 g of the composition containing carbon nanotubes obtained in Reference Example 3 (synthesis of composition containing multi-walled carbon nanotubes) was heated to 500 ° C. (temperature raising time: 40 minutes) in an air atmosphere. After holding at 500 ° C. for 60 minutes, it was cooled to room temperature (temperature drop time 60 minutes). 2.0 g of the composition containing carbon nanotubes was put into 100 ml of a hydrofluoric acid aqueous solution having a concentration of 5 mol / liter, and then stirred for 1 hour while being kept at room temperature. Thereafter, the mixture was filtered using a filter paper (Toyo Roshi Kaisha, Filter Paper No. 125 mm) and separated into solid and liquid. The solid matter on the filter paper was washed with 500 ml of purified water and then dried with a drier set at 60 ° C. to collect the solid matter.

(フッ化水素酸水溶液処理後の固形物の分析)
比較例3のフッ化水素酸水溶液処理後の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は比較的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。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、金属(鉄、コバルト)は2重量%であった。また、堀場ジョバンイボン社製のラマン分光測定装置INF−300を使用し、レーザー波長633nmでラマン分光測定を行い、10点の測定スペクトルからG/D比の平均を計算したところ、1であった。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、発熱ピーク温度は590℃であった。
(Analysis of solids after treatment with hydrofluoric acid solution)
When the solid after the hydrofluoric acid aqueous solution treatment of Comparative Example 3 was observed with a high-resolution transmission electron microscope, the carbon nanotubes were composed of a relatively clean graphite layer, and the number of layers was 10-20. Mostly carbon nanotubes. Carbon impurities other than carbon nanotubes (fullerene, nanoparticles, amorphous carbon, etc.) were hardly observed. As a result of elemental analysis using an EDS attached to a scanning microscope (JSM-6301F) manufactured by JEOL Ltd., silicon was less than 1% by weight and metal (iron, cobalt) was 2% with respect to 100% by weight of carbon. %Met. Moreover, the Raman spectroscopic measurement apparatus INF-300 manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. was used, the Raman spectroscopic measurement was performed at a laser wavelength of 633 nm, and the average of the G / D ratio was calculated from 10 measurement spectra. . When heated at a rate of temperature increase of 10 ° C./min in an air stream of 30 ml / min with a thermal analyzer DTG-50 manufactured by Shimadzu Corporation, the exothermic peak temperature was 590 ° C.

本発明は、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高純度で得ることができる。このようなカーボンナノチューブは、燃料電池やリチウム2次電池用負極材、樹脂や有機半導体との複合材料からなる高強度樹脂、導電性樹脂、電磁波シールド材の材料、走査型トンネル顕微鏡用プローブ、電界電子放出源、ナノピンセットの材料、吸着材料、医療用ナノカプセル、MRI造影剤の材料としての用途特性に優れる。また、固体触媒を回収し再利用することができるため、廃棄物が少なく環境問題に対応できる。さらに、液中に分散させたカーボンナノチューブは、カーボンナノチューブ同士の絡まり合いが少ないため用途特性に優れ、かつ、粉塵を取り扱う煩わしさがなく作業性に優れる。これらの優れた特性を応用することができる。   According to the present invention, carbon nanotubes excellent in heat resistance, mechanical strength, and conductivity can be obtained with high purity. Such carbon nanotubes are used for negative electrodes for fuel cells and lithium secondary batteries, high-strength resins composed of composite materials with resins and organic semiconductors, conductive resins, materials for electromagnetic shielding materials, probes for scanning tunneling microscopes, electric fields Excellent application characteristics as electron emission source, nanotweezer material, adsorbent material, medical nanocapsule, MRI contrast agent material. In addition, since the solid catalyst can be recovered and reused, there is little waste and it can cope with environmental problems. Furthermore, the carbon nanotubes dispersed in the liquid are excellent in application characteristics because there are few entanglements between the carbon nanotubes, and are excellent in workability without the trouble of handling dust. These excellent characteristics can be applied.

Claims (10)

カーボンナノチューブを含有する組成物を、2つ以上の層に分かれた液体に浸し、カーボンナノチューブが多く含まれる溶液部と、カーボンナノチューブ以外の成分を多く含む溶液部を個別に回収することにより、カーボンナノチューブの純度を高め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であって、2つ以上の層のうち、少なくとも一つの層は下記(A)から選ばれる液体であり、他の層はSP値が13.4以下の有機溶媒を含むものであ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。
(A)水、塩化ナトリウム濃度0.1wt%以上の塩化ナトリウム水溶液、pH6以下の酸性水溶液、pH8以上のアルカリ性水溶液。
A carbon nanotube-containing composition is immersed in a liquid divided into two or more layers, and a solution portion containing a large amount of carbon nanotubes and a solution portion containing a large amount of components other than carbon nanotubes are individually collected to obtain carbon. A method for purifying a composition containing carbon nanotubes, characterized by increasing the purity of the nanotubes, wherein at least one of the two or more layers is a liquid selected from the following (A): The method of claim 1, wherein the layer comprises an organic solvent having an SP value of 13.4 or less.
(A) Water, a sodium chloride aqueous solution having a sodium chloride concentration of 0.1 wt% or more, an acidic aqueous solution having a pH of 6 or less, and an alkaline aqueous solution having a pH of 8 or more.
有機溶媒のSP値が8.4以下であ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。 The method for purifying a composition containing carbon nanotubes according to claim 1, wherein the SP value of the organic solvent is 8.4 or less. 有機溶媒が、ペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、イソオクタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ペンタノール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール、から選ばれるものであ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。 Carbon according to claim 1, characterized in that the organic solvent is selected from pentane, n-hexane, cyclohexane, isooctane, octane, benzene, toluene, xylene, pentanol, n-hexanol, cyclohexanol. A method for purifying a composition containing nanotubes. カーボンナノチューブが多く含まれる溶液部と、カーボンナノチューブ以外の成分を多く含む溶液部を個別に回収する前に、撹拌処理、超音波処理および遠心分離処理から選ばれる少なくとも1つの処理を行うことを特徴とする、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。 Before individually collecting the solution part containing a lot of carbon nanotubes and the solution part containing a lot of components other than carbon nanotubes, at least one treatment selected from a stirring process, an ultrasonic treatment and a centrifugal separation process is performed. The purification method of the composition containing the carbon nanotube of any one of Claims 1-3. カーボンナノチューブを含有する組成物に、200〜800℃で酸素を接触させた後、液体に浸すことを特徴とする、請求項1〜4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。 The composition containing carbon nanotubes according to any one of claims 1 to 4, wherein the composition containing carbon nanotubes is contacted with oxygen at 200 to 800 ° C and then immersed in a liquid. Purification method. 次の要件(1)および(2)を満たす、請求項1〜5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。
(1)共鳴ラマン散乱測定法の測定により得られるスペクトルで1550〜1650cm-1の範囲内で最大のピーク強度をG、1300〜1400cm-1の範囲内で最大のピーク強度をDとしたときに、精製前のカーボンナノチューブを含有する組成物のラマンG/D比(RI)に対して、精製後の純度を高めたカーボンナノチューブのラマンG/D比(RII)の関係が、RII≧RI。
(2)大気雰囲気中で10℃/分で昇温して900℃まで熱分析を行ったとき、温度300〜900℃の範囲に発熱ピークを持ち、精製前のカーボンナノチューブを含有する組成物の発熱ピーク温度(TI)に対して、精製後の純度を高めたカーボンナノチューブの発熱ピーク温度(TII)の関係が、TII≧TI。
The purification method of the composition containing the carbon nanotube of any one of Claims 1-5 which satisfy | fills the following requirements (1) and (2).
(1) a maximum peak intensity in the range of 1550~1650Cm -1 in spectrum obtained by measurement of the resonance Raman scattering measurement method G, a maximum peak intensity in the range of 1300~1400Cm -1 is D The relationship of the Raman G / D ratio (RII) of the carbon nanotubes with increased purity after purification to the Raman G / D ratio (RI) of the composition containing the carbon nanotubes before purification is RII ≧ RI.
(2) When a thermal analysis is performed up to 900 ° C. by raising the temperature at 10 ° C./min in the air atmosphere, the composition containing a carbon nanotube before purification having an exothermic peak in the temperature range of 300 to 900 ° C. The relationship between the exothermic peak temperature (TI) and the exothermic peak temperature (TII) of the carbon nanotube with increased purity after purification is TII ≧ TI.
カーボンナノチューブを含有する組成物が、固体触媒を含有することを特徴とする、請求項1〜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。 The method for purifying a composition containing carbon nanotubes according to any one of claims 1 to 6 , wherein the composition containing carbon nanotubes contains a solid catalyst. カーボンナノチューブ以外の成分を多く含む溶液部から、固体触媒が多く含まれる溶液部を回収し、この固体触媒を再利用することを特徴とする請求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。 8. The purification of a composition containing carbon nanotubes according to claim 7 , wherein a solution part containing a large amount of solid catalyst is recovered from a solution part containing a large amount of components other than carbon nanotubes, and the solid catalyst is reused. Method. カーボンナノチューブが単層および/または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1〜8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。 The method for purifying a composition containing carbon nanotubes according to any one of claims 1 to 8, wherein the carbon nanotubes contain single-walled and / or 2-5-walled carbon nanotubes. 液体に、カーボンナノチューブが0.01重量%以上含まれ、且つ液体中でのカーボンナノチューブのかさ密度が50g/リットル以下であるカーボンナノチューブ組成物であって、該組成物は、請求項1に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において回収されたカーボンナノチューブが多く含まれる溶液部より得られるものであることを特徴とするカーボンナノチューブ組成物。 2. A carbon nanotube composition, wherein the liquid contains 0.01% by weight or more of carbon nanotubes, and the bulk density of the carbon nanotubes in the liquid is 50 g / liter or less, wherein the composition is according to claim 1. A carbon nanotube composition, which is obtained from a solution portion containing a large amount of carbon nanotubes recovered in the method for purifying a composition containing carbon nanotubes.
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