JP4613309B2 - 炭素ナノ繊維の表面積制御方法 - Google Patents
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Description
(1)熱処理炉内にCu−Ni合金触媒を装入し、炭素を含有する反応ガス中にて所定の反応温度で反応させることによって炭素ナノ繊維を製造するにあたり、前記Cu−Ni合金触媒は、Cu−Ni窒化物をカーボンブラック上に担持した後に大気中でカーボンブラックを燃焼させて消失させる、いわゆる空気燃焼法によって酸化物の微粒子を生成させた後、これを還元し微粒金属化して形成し、Cu−Ni合金触媒の組成比、反応ガスおよび/または反応温度を変化させることにより、炭素ナノ繊維の比表面積を23〜766m2/gの範囲内の特定値に制御することを特徴とする炭素ナノ繊維の表面積制御方法。
例えば、炭素ナノ繊維を活性炭のように高表面積を利用する用途に使用する場合には、比表面積を大きくすることができるので、硫黄酸化物や窒素酸化物のような有害ガスの吸着能力を高めることができる。
また、炭素ナノ繊維を高分子複合材料のフィラーのような用途に使用する場合には、高分子を混合する時溶媒の炭素ナノ繊維への吸収を最小限に抑制するために比表面積を小さくすることができるので、製造した高分子複合材料の溶媒吸収、脱離による複合材料の機械的物性の劣化を防ぐことができる。即ち、炭素ナノ繊維の応用によって物性を最適化制御し、最大応用物性の発揮が可能である。
すなわち、Cu−Ni合金触媒の組成比、 触媒の調製法、反応ガスおよび反応温度のいずれかを異なる条件で生成した炭素ナノ繊維は、炭素ナノ繊維の繊維径はほとんど同じであるにもかかわらず、異なる比表面積を有することがわかった。
図4は、熱処理炉10(水平炉)の石英管11(内径45mm)内に載置された石英ボート12内に、組成比の異なる種々のCu−Ni合金触媒13を30mg装入し、80体積%エチレンと20体積%水素の混合ガスからなる反応ガスを熱処理炉内に流速200ml/minで導入して580℃で1時間反応させることによって炭素ナノ繊維を生成したときの、Cu−Ni合金触媒の組成比と炭素ナノ繊維の比表面積の関係を示したものを示す。なお、上記反応ガスの導入は、予め水素とヘリウムの混合ガスを熱処理炉内に導入し還元雰囲気にしてから行った。また、比表面積の測定は、窒素BET法によって行った。
例えば、炭素ナノ繊維を活性炭のような用途に使用する場合には、比表面積を大きくすることができるので、高表面積を利用した硫黄酸化物(SOx)や窒素酸化物(NOx)又はシックハウスガスのような有害ガスの吸着能力を高めることができる。
また、炭素ナノ繊維を高分子複合材料のフィラーのような用途に使用する場合には、高分子を混合する時溶媒の炭素ナノ繊維への吸収を最小限に抑制するために比表面積を小さくすることができるので、製造した高分子複合材料の溶媒吸収、脱離による複合材料の機械的物性の劣化を防ぐことができる。即ち、炭素ナノ繊維の応用によって物性を最適化制御し、最大応用物性の発揮が可能である。
2 炭素ヘキサゴナル網面
3 炭素ナノ繊維素
4 炭素ナノ繊維素群
10 熱処理炉(水平炉)
11 石英管
12 石英ボート
13 Cu−Ni合金触媒
Claims (6)
- 熱処理炉内にCu−Ni合金触媒を装入し、炭素を含有する反応ガス中にて所定の反応温度で反応させることによって炭素ナノ繊維を製造するにあたり、
前記Cu−Ni合金触媒は、Cu−Ni窒化物をカーボンブラック上に担持した後に大気中でカーボンブラックを燃焼させて消失させる、いわゆる空気燃焼法によって酸化物の微粒子を生成させた後、これを還元し微粒金属化して形成し、
Cu−Ni合金触媒の組成比、反応ガスおよび/または反応温度を変化させることにより、炭素ナノ繊維の比表面積を23〜766m2/gの範囲内の特定値に制御することを特徴とする炭素ナノ繊維の表面積制御方法。 - Cu−Ni合金触媒は、Cu/Ni組成比が質量比で2/8〜8/2の範囲であることを特徴とする請求項1記載の炭素ナノ繊維の表面積制御方法。
- 反応ガスは、エチレンと水素の混合ガスであり、この混合ガス中のエチレン/水素組成比が体積百分率で100/0〜5/95の範囲であることを特徴とする請求項1または2記載の炭素ナノ繊維の表面積制御方法。
- 反応温度は、450〜620℃の範囲であることを特徴とする請求項1、2または3記載の炭素ナノ繊維の表面積制御方法。
- 炭素ナノ繊維は、クロス断面形状を有する請求項1〜4のいずれか1項記載の炭素ナノ繊維の表面積制御方法。
- 炭素ナノ繊維は、円形断面形状を有する請求項1〜4のいずれか1項記載の炭素ナノ繊維の表面積制御方法。
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