JP4798347B2 - ＴｉＣ超微粒子又はＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブ、及びＴｉＣナノチューブとこれらの製造方法 - Google Patents
ＴｉＣ超微粒子又はＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブ、及びＴｉＣナノチューブとこれらの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4798347B2 JP4798347B2 JP2005273441A JP2005273441A JP4798347B2 JP 4798347 B2 JP4798347 B2 JP 4798347B2 JP 2005273441 A JP2005273441 A JP 2005273441A JP 2005273441 A JP2005273441 A JP 2005273441A JP 4798347 B2 JP4798347 B2 JP 4798347B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tic
- carbon nanotubes
- nanotube
- nanotubes
- heat treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 140
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 title claims description 135
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 title claims description 135
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 title claims description 57
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 title claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 7
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 43
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 31
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 45
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 5
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 3
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002003 electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
Description
本発明は、カーボンナノチューブをテンプレート材料とした、ＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及びＴｉＣナノチューブとその製造方法に関するものである。更に、本発明は、カーボンナノチューブをテンプレート材料としたＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブとその製造方法に関するものである。
カーボンナノチューブの発見以来、新たなセラミック一次元ナノ構造体の作製が試みられている。特に、カーボンナノチューブをテンプレート材料として用いること等により、さまざまなセラミックナノチューブの合成が行われている。しかしながら、現在までに報告されているナノチューブの多くは酸化物であり、炭化物セラミックナノチューブの合成に関する報告は数少ない。一例として、カーボンナノチューブをテンプレート材料にＴｉＣナノ構造体を合成したことが報告されているが（非特許文献１参照）、このＴｉＣナノ構造体は中空を有するチューブではなく、棒状のロッドであり、他にＴｉＣナノチューブを製造したという報告は存在しない。同様に、ＴｉＣ微粒子が担持されたカーボンナノチューブを製造したという報告も存在しない。
一方、酸化物ナノチューブであるＴｉＯ２ナノチューブは、これまで多くの研究者により製造されている。しかしながら、これらはＴｉＯ２ナノシートが丸まって形成された層状の単結晶ＴｉＯ２ナノチューブである（例えば、非特許文献２参照）。ＴｉＯ２超微粒子が担持されたカーボンナノチューブの製造例は報告されていない。
Hongjle Dai，外４名、炭化物ナノロッドの合成と特徴（Synthesis and characterization of carbide nanorods）、「ネイチャー（Nature）」、１９９５年６月２９日、VOL ３７５、ｐ．７６９−７７２ Tomoko Kasuga，外４名、酸化チタンナノチューブの形成（Formation of Titanium Oxide Nanotube）、「ラングミュア（Langmuir）」、アメリカ化学会１９９８年、１４、ｐ．３１６０−３１６３
Hongjle Dai，外４名、炭化物ナノロッドの合成と特徴（Synthesis and characterization of carbide nanorods）、「ネイチャー（Nature）」、１９９５年６月２９日、VOL ３７５、ｐ．７６９−７７２ Tomoko Kasuga，外４名、酸化チタンナノチューブの形成（Formation of Titanium Oxide Nanotube）、「ラングミュア（Langmuir）」、アメリカ化学会１９９８年、１４、ｐ．３１６０−３１６３
本発明は、カーボンナノチューブをテンプレート材料とした、ＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及びＴｉＣナノチューブとその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、カーボンナノチューブをテンプレート材料としたＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブとその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、カーボンナノチューブをテンプレート材料としたＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブとその製造方法を提供することを目的とする。
上記本発明の目的に鑑み鋭意研究を行った結果、本発明者らは、原料としてカーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を用いて、所定の条件下で熱処理に供することにより、ＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及び／又はＴｉＣナノチューブを大量に製造できることを発見し、本発明を完成させた。また、このようにして製造されたＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブを、更に所定の条件下で熱処理に供することにより、ＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブ製造できることを発見し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明の第一は、ＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及び／又はＴｉＣナノチューブを製造するための方法であって、原料としてカーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を提供し、そして前記カーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を、前記カーボンナノチューブが酸化され消失しない真空度において熱処理に供して反応させることを含み、その際、前記熱処理を、ＴｉＣの生成反応が進行する温度以上でＴｉが溶融せずかつナノチューブ構造が維持される温度以下の温度で行うことを特徴とする。これにより、これまで製造されていなかった新規なＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及びＴｉＣナノチューブを提供することができる。
本発明の製造方法においては、熱処理温度が１２００℃〜１４００℃であることが好ましい。これにより、熱処理によりＴｉＣの生成反応が進行する一方、Ｔｉが溶融せずかつナノチューブ構造が維持される。
また、本発明の製造方法においては、カーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を、直接接触させることなく熱処理に供することが好ましい。これにより、反応後にカーボンナノチューブとＴｉ粉末とを分離する不都合や、得られるＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及び／又はＴｉＣナノチューブの外表面にＴｉ層が形成されうる不都合を回避することができる。
更に、本発明の製造方法においては、所定の外径及び内径を有するカーボンナノチューブを選択して提供することにより、製造されるＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及び／又はＴｉＣナノチューブの外径及び内径を制御可能であることを特徴とする。これにより、寸法を制限要素とする用途に合わせた外径及び内径を有するＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及び／又はＴｉＣナノチューブを提供することができる。
本発明の第二は、ＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブであって、カーボンナノチューブの表面に約５０ｎｍの平均粒子径を有するＴｉＣ超微粒子が担持されていることを特徴とする。これにより、これまで製造されていなかった新規なＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブを提供することができる。
本発明の第三は、ＴｉＣナノチューブであって、ＴｉＣから構成され、かつ外径が約２００ｎｍ以下であり内径が約１００ｎｍ以下であることを特徴とする。これにより、これまで製造されていなかった新規なＴｉＣナノチューブを提供することができる。
本発明の第四は、ＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブを製造するための方法であって、原料としてカーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を提供し、前記カーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を、前記カーボンナノチューブが酸化され消失しない真空度において第一の熱処理に供して反応させ、その際、前記第一の熱処理を、ＴｉＣの生成反応が進行する温度以上でＴｉが溶融せずかつナノチューブ構造が維持される温度以下の温度で行い、そして得られるＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブを、酸素を含む雰囲気下で第二の熱処理に供し、その際、前記第二の熱処理を、ＴｉＣがＴｉＯ２へ相変態する温度以上でナノチューブ構造が維持される温度以下の温度で行うことを含むことを特徴とする。これにより、これまで製造されていなかった新規なＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブを提供することができる。
本発明の製造方法においては、第一の熱処理温度が、１２００℃〜１４００℃であることが好ましい。これにより、熱処理によりＴｉＣの生成反応が進行する一方、Ｔｉが溶融せずかつナノチューブ構造が維持される。
本発明の製造方法においては、カーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を、直接接触させることなく熱処理することが好ましい。これにより、反応後にカーボンナノチューブとＴｉ粉末とを分離する不都合や、得られるＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及び／又はＴｉＣナノチューブの外表面にＴｉ層が形成されうる不都合を回避することができる。
本発明の製造方法においては、第二の熱処理温度が、３００℃〜７００℃であることが好ましい。これにより、ＴｉＣがＴｉＯ２へ相変態する一方、ナノチューブ構造が維持される。
本発明の第五は、ＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブであって、カーボンナノチューブの表面に約５０ｎｍの平均粒子径を有するＴｉＯ２超微粒子が担持されていることを特徴とする。これにより、これまで製造されていなかった新規なＴｉＯ２超微粒子担持ナノチューブを提供することができる。
本発明にしたがえば、これまでに製造されていなかった、カーボンナノチューブをテンプレート材料としたＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ、ＴｉＣナノチューブ、及びＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブが提供される。
また、本発明にしたがえば、カーボンナノチューブをテンプレート材料としたＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ、ＴｉＣナノチューブ、及びＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブを、簡便かつ大量生産が可能な方法により製造することが可能となる。
以下、本発明のカーボンナノチューブをテンプレート材料とした、ＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及びＴｉＣナノチューブとその製造方法、並びにカーボンナノチューブをテンプレート材料としたＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブとその製造方法の好適な実施形態について説明する。
まず、本発明のカーボンナノチューブをテンプレート材料とした、ＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及びＴｉＣナノチューブとその製造方法の好適な実施形態について説明する。
本明細書中において「ＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ」とは、その表面に約５０ｎｍの平均粒子径を有するＴｉＣ超微粒子が担持されていることを特徴とするカーボンナノチューブをいうものとする。また、本明細書中において「ＴｉＣナノチューブ」とは、ＴｉＣから構成され、かつ外径が２００ｎｍ以下であり内径が１００ｎｍ以下であるチューブをいうものとする。
本発明のＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及び／又はＴｉＣナノチューブを製造するための方法は、原料としてカーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を提供し、そして前記カーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を、前記カーボンナノチューブが酸化され消失しない真空度において熱処理に供して反応させることを含む方法である。
本発明において使用することができるカーボンナノチューブには特に制限はない。但し、カーボンナノチューブにおける炭素からＴｉＣへの相変態に伴う体積膨張により、チューブの中空構造が埋まってしまうことを避けるためには、内径が大きく肉厚が薄いものが好ましい。
製造されるＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及び／又はＴｉＣナノチューブの外径及び内径は、原料であるカーボンナノチューブの外径及び内径に実質的に依存する。実際には、ＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブにおいては、ＴｉＣ超微粒子が担持される量に依存してカーボンナノチューブ原料の寸法より大きくなり、ＴｉＣナノチューブにおいても原料であるカーボンナノチューブの寸法より大きくなるが、製造されるナノチューブの寸法においてはカーボンナノチューブ原料の寸法が支配的である。したがって、所定の外径及び内径を有するカーボンナノチューブを選択して提供することにより、ＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及び／又はＴｉＣナノチューブの外径及び内径を制御することができる。
また、本発明において使用することができるＴｉ粉末には特に制限はない。但し、熱処理において蒸発の容易性を考慮すれば、Ｔｉ粉末は粒径が小さいものが好ましい。
本発明の一態様においては、原料であるカーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を非密封状態の容器中におく。非密封状態の容器中で反応を行うことにより、通常密封状態を形成するための手段として使用される石英ガラス封入などの処理工程を省くことができ、より簡便な製造方法を実現することができる。容器は熱処理温度、特に１２００℃〜１４００℃の温度に耐えうるものであれば制限はないが、好ましくは、坩堝である。坩堝は熱処理条件において原料と反応しない材質のものであればよく、好ましくは、窒化ボロン製坩堝である。
本発明の一態様においては、原料であるカーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を非密封状態の容器中におく。非密封状態の容器中で反応を行うことにより、通常密封状態を形成するための手段として使用される石英ガラス封入などの処理工程を省くことができ、より簡便な製造方法を実現することができる。容器は熱処理温度、特に１２００℃〜１４００℃の温度に耐えうるものであれば制限はないが、好ましくは、坩堝である。坩堝は熱処理条件において原料と反応しない材質のものであればよく、好ましくは、窒化ボロン製坩堝である。
本発明において、カーボンナノチューブ及びＴｉ粉末の熱処理は、ＴｉＣの生成反応が進行する温度以上でＴｉが溶融せずかつナノチューブ構造が維持される温度以下の温度で行うものとする。熱処理温度は、好ましくは、１２００℃〜１４００℃である。熱処理は電気炉等の適当な手段により行うことができる。また、熱処理は、カーボンナノチューブが酸化され消失しない真空度において行うものとし、具体的には１０−３Ｔｏｒｒ以下の圧力であることが好ましい。
この熱処理によりＴｉ粉末原料は気化し、蒸気としてカーボンナノチューブ原料の炭素と反応する。カーボンナノチューブ原料のうちすべての炭素がＴｉと反応して完全にＴｉＣ化すればＴｉＣナノチューブが製造され、カーボンナノチューブ原料が完全にＴｉＣ化する前の段階では、ＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブが製造されることとなる。Ｔｉと炭素の反応の進行は、熱処理温度、熱処理時間、Ｔｉ蒸気濃度等に依存し、これらの条件は相互に関係している。Ｔｉ蒸気濃度についてのみ考慮すれば、気化したＴｉ蒸気の濃度が高い場合は反応が促進されてＴｉＣナノチューブが製造され、Ｔｉ濃度が低い場合はＴｉＣ超微粒子担持ナノチューブが製造される。また、熱処理時間についてのみ考慮すれば、熱処理時間が充分に長い場合は反応が進行してＴｉＣナノチューブが製造され、熱処理時間が短い場合は反応が進行せずにＴｉＣ微粒子担持ナノチューブが製造される。しかし実際には、ＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブとＴｉＣナノチューブが同時に製造される場合が存在し、これは、カーボンナノチューブ原料の形状（塊状）により、Ｔｉ蒸気のカーボンナノチューブへの拡散濃度に分布が生じることによるものと考えられる。このようにして同時に製造されたＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブとＴｉＣナノチューブの選別は、電子線回折によりカーボン単相由来のピークが存在しないこと、透過型電子顕微鏡によりカーボン単相由来の格子像が存在しないこと、Ｘ線回折によりカーボン以外のピークが生成していること等から行うことができる。
本発明において、熱処理を行う時間は、１００時間以下であればよく、熱処理温度とＴｉ蒸気濃度を考慮して適宜決定することができる。
本発明において、カーボンナノチューブ及びＴｉ粉末は、直接接触させることなく熱処理に供することが好ましい。カーボンナノチューブとＴｉ粉末とを接触させて熱処理に供した場合、反応後にカーボンナノチューブとＴｉ粉末とを分離する工程が必要となるため不都合である。このとき更に、１３００℃の高温で熱処理を行う場合には、カーボンナノチューブとＴｉ粉末とが強固に癒着し、得られるＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及び／又はＴｉＣナノチューブの外表面にＴｉ層が形成されうる不都合もある。したがって、カーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を直接接触させることなく熱処理に供することにより、これらの不都合を回避することができる。
本発明において、カーボンナノチューブ及びＴｉ粉末は、直接接触させることなく熱処理に供することが好ましい。カーボンナノチューブとＴｉ粉末とを接触させて熱処理に供した場合、反応後にカーボンナノチューブとＴｉ粉末とを分離する工程が必要となるため不都合である。このとき更に、１３００℃の高温で熱処理を行う場合には、カーボンナノチューブとＴｉ粉末とが強固に癒着し、得られるＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及び／又はＴｉＣナノチューブの外表面にＴｉ層が形成されうる不都合もある。したがって、カーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を直接接触させることなく熱処理に供することにより、これらの不都合を回避することができる。
このようにして製造される本発明のＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブは、その表面に約５０ｎｍの平均粒子径を有するＴｉＣ超微粒子が担持されたカーボンナノチューブである。また、本発明のＴｉＣナノチューブは、ＴｉＣから構成され、かつ外径が２００ｎｍ以下であり内径が１００ｎｍ以下であるナノチューブである。
次に、本発明のカーボンナノチューブをテンプレート材料とした、ＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブとその製造方法の好適な実施形態について説明する。以下、特に説明しない事項については、上記説明したＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及びＴｉＣナノチューブとその製造方法の好適な実施形態と同様である。
本明細書中において「ＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブ」とは、その表面に約５０ｎｍの平均粒子径を有するＴｉＯ２超微粒子が担持されていること特徴とするカーボンナノチューブをいうものとする。
本発明のＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブを製造するための方法は、原料としてカーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を提供し、前記カーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を、前記カーボンナノチューブが酸化され消失しない真空度において第一の熱処理に供して反応させ、そして得られるＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブを、酸素を含む雰囲気下で第二の熱処理に供して反応させることを含む方法である。
本発明において第一の熱処理は、ＴｉＣの生成反応が進行する温度以上でＴｉが溶融せずかつナノチューブ構造が維持される温度以下の温度で行うものとする。第一の熱処理温度は、好ましくは、１２００℃〜１４００℃である。
本発明において、第二の熱処理は、ＴｉＣがＴｉＯ２へ相変態する温度以上でナノチューブ構造が維持される温度以下の温度で行うものとする。第二の熱処理温度は、好ましくは、３００℃〜７００℃である。
このようにして製造される本発明のＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブは、その表面に約５０ｎｍの平均粒子径を有するＴｉＯ２超微粒子が担持されたカーボンナノチューブである。
以下、本発明を、一実施態様である実施例によって更に詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
（実施例）
本発明の製造方法を実施するために使用できる装置の一例を、図１に示す。
図１において、原料であるカーボンナノチューブ１とＴｉ粉末２とを、直接接触しないように窒化ボロン製の坩堝３中に入れた。本実施例において、カーボンナノチューブはGSI Creos社製のカルベール（登録商標）を使用し、Ｔｉ粉末は、ニラコ社製のＴｉ粉末を使用した（粒度３２５メッシュ、純度９９％）。
本発明の製造方法を実施するために使用できる装置の一例を、図１に示す。
図１において、原料であるカーボンナノチューブ１とＴｉ粉末２とを、直接接触しないように窒化ボロン製の坩堝３中に入れた。本実施例において、カーボンナノチューブはGSI Creos社製のカルベール（登録商標）を使用し、Ｔｉ粉末は、ニラコ社製のＴｉ粉末を使用した（粒度３２５メッシュ、純度９９％）。
その坩堝を、窒化ボロン製の蓋４で蓋をし、電気炉容器（真空容器）５に入れた。電気炉容器中を１０−２Ｐａ程度まで真空排気して、ヒーター６で電気炉内の雰囲気温度を１３００℃にした後、坩堝を１００時間電気炉容器中に静置して、カーボンナノチューブとＴｉ粉末とを反応させた。
製造されたＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及びＴｉＣナノチューブの透過型電子顕微鏡写真を、それぞれ、図２及び図３に示す。これらの図より、本発明の方法に従えば、平均５０ｎｍのＴｉＣ超微粒子を有するＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及び外径が２００ｎｍ以下であり内径が１００ｎｍ以下のＴｉＣナノチューブを製造することができることがわかる。
さらに、製造されたＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブを、温度４５０℃、保持時間３時間、大気中の条件で熱処理に供した。このようにして、製造されたＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブの透過型電子顕微鏡写真を、図４に示す。図より、本発明の方法に従えば、平均５０ｎｍのＴｉＯ２超微粒子を有するＴｉＯ２超微粒子カーボンナノチューブを製造することができることがわかる。
ＴｉＯ２は、産業上において主に光触媒として応用されており、例えば光触媒能を向上させるために、Ｐｔ等の金属をＴｉＯ２に担持させるという研究等も行われている。これにより、光照射によりＴｉＯ２内に生成した電子は、金属であるＰｔに移行して還元反応を引き起こし、正孔はＴｉＯ２表面で酸化反応を引き起こさせる。このように金属をＴｉＯ２に担持させることにより、生成した電子と空孔が再結合を起こし、光触媒能が低下することを防ぐことができる。同様に、本発明にしたがって製造されるＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブにおいては、光照射下でＴｉＯ２内に生成した電子が、カーボンナノチューブ内に取り込まれることにより、電子と空孔の再結合が起こりづらくなり、光触媒能が向上するものと考えられる。
また、ＴｉＣはもともと超硬質材料であるために、ＴｉＣ微粒子を担持することによりカーボンナノチューブの機械的特性の向上が考えられ、さらにはカーボンナノチューブを補強材として使用する複合材料の機械的特性の向上も期待される。
１ カーボンナノチューブ
２ Ｔｉ粉末
３ 窒化ボロン製坩堝
４ 窒化ボロン製坩堝の蓋
５ 電気炉容器（真空容器）
６ ヒーター
２ Ｔｉ粉末
３ 窒化ボロン製坩堝
４ 窒化ボロン製坩堝の蓋
５ 電気炉容器（真空容器）
６ ヒーター
Claims (10)
- ＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及び／又はＴｉＣナノチューブを製造するための方法であって、
原料としてカーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を提供し、そして
前記カーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を、前記カーボンナノチューブが酸化され消失しない１０ −３ Ｔｏｒｒ以下の真空度において熱処理に供して反応させることを含み、
その際、前記熱処理を、ＴｉＣの生成反応が進行する温度以上でＴｉが溶融せずかつナノチューブ構造が維持される１２００〜１４００℃の温度で行うことを特徴とする、前記製造方法。 - 前記カーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を、直接接触させることなく熱処理に供することを特徴とする、請求項１に記載の製造方法。
- 所定の外径及び内径を有するカーボンナノチューブを選択して提供することにより、製造されるＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ及び／又はＴｉＣナノチューブの外径及び内径を制御可能であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の製造方法。
- カーボンナノチューブの表面に５０ｎｍの平均粒子径を有するＴｉＣ超微粒子が担持されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
- ＴｉＣから構成され、かつ外径が２００ｎｍ以下であり内径が１００ｎｍ以下であるＴｉＣナノチューブが得られることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載の製造方法。
- カーボンナノチューブの表面に５０ｎｍの平均粒子径を有するＴｉＣ超微粒子が担持されていることを特徴とするＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブ。
- ＴｉＣから構成され、かつ外径が２００ｎｍ以下であり内径が１００ｎｍ以下であることを特徴とする、ＴｉＣナノチューブ。
- ＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブを製造するための方法であって、
原料としてカーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を提供し、
前記カーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を、前記カーボンナノチューブが酸化され消失しない１０ −３ Ｔｏｒｒ以下の真空度において第一の熱処理に供して反応させ、その際、前記第一の熱処理を、ＴｉＣの生成反応が進行する温度以上でＴｉが溶融せずかつナノチューブ構造が維持される温度以下の１２００〜１４００℃の温度で行い、ＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブを得て
得られるＴｉＣ超微粒子担持カーボンナノチューブを、酸素を含む雰囲気下で第二の熱処理に供し、その際、前記第二の熱処理を、ＴｉＣがＴｉＯ２へ相変態する温度以上でナノチューブ構造が維持される温度以下の３００〜７００℃の温度で行うことを含むことを特徴とする、前記製造方法。 - 前記カーボンナノチューブ及びＴｉ粉末を、直接接触させることなく熱処理に供することを特徴とする、請求項８に記載の製造方法。
- カーボンナノチューブの表面に５０ｎｍの平均粒子径を有するＴｉＯ２超微粒子が担持されることを特徴とする、請求項８又は９に記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005273441A JP4798347B2 (ja) | 2005-09-21 | 2005-09-21 | ＴｉＣ超微粒子又はＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブ、及びＴｉＣナノチューブとこれらの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005273441A JP4798347B2 (ja) | 2005-09-21 | 2005-09-21 | ＴｉＣ超微粒子又はＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブ、及びＴｉＣナノチューブとこれらの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007084369A JP2007084369A (ja) | 2007-04-05 |
| JP4798347B2 true JP4798347B2 (ja) | 2011-10-19 |
Family
ID=37971750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005273441A Expired - Fee Related JP4798347B2 (ja) | 2005-09-21 | 2005-09-21 | ＴｉＣ超微粒子又はＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブ、及びＴｉＣナノチューブとこれらの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4798347B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008311223A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-12-25 | Tokyo Univ Of Science | 酸素還元電極触媒およびこれを用いた酸素還元電極、並びに電池 |
| KR100899806B1 (ko) | 2007-07-11 | 2009-05-28 | 포항공과대학교 산학협력단 | 탄소나노튜브-무기산화물 나노입자 복합체의 제조방법 |
| CN101823688B (zh) * | 2009-03-02 | 2014-01-22 | 清华大学 | 碳纳米管复合材料及其制备方法 |
| CN102815698A (zh) * | 2012-07-12 | 2012-12-12 | 同济大学 | 一种二维碳化物的模板限制合成方法 |
| JP6138000B2 (ja) * | 2013-09-04 | 2017-05-31 | 長野県 | 被覆カーボンナノチューブの製造方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004167370A (ja) * | 2002-11-20 | 2004-06-17 | Japan Atom Energy Res Inst | 高活性光触媒炭素ドープ二酸化チタンとその作製方法 |
| JP2004307299A (ja) * | 2003-04-10 | 2004-11-04 | Japan Atom Energy Res Inst | ナノサイズ炭化ケイ素チューブとその製造方法 |
| CN100583485C (zh) * | 2004-09-24 | 2010-01-20 | 普莱克斯托尼克斯公司 | 含杂原子立体规则性聚（3-取代噻吩）的光电池 |
| JP2006196364A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Toshiba Corp | 電界電子放出素子、およびその製造方法 |
| JP2007054694A (ja) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Tokyo Institute Of Technology | 難分解性有機塩素化合物の分解方法及びカーボンナノチューブ複合材料 |
| JP5148820B2 (ja) * | 2005-09-07 | 2013-02-20 | 株式会社イーアンドエフ | チタン合金複合材料およびその製造方法 |
-
2005
- 2005-09-21 JP JP2005273441A patent/JP4798347B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2007084369A (ja) | 2007-04-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Poudel et al. | Formation of crystallized titania nanotubes and their transformation into nanowires | |
| Presser et al. | Carbide‐derived carbons–from porous networks to nanotubes and graphene | |
| US8153240B2 (en) | Carbon nanostructures and methods of making and using the same | |
| KR101443219B1 (ko) | 그라펜 쉘의 제조방법 및 이로부터 제조된 그라펜 쉘 | |
| US20070087470A1 (en) | Vapor phase synthesis of metal and metal oxide nanowires | |
| Delpeux et al. | High yield of pure multiwalled carbon nanotubes from the catalytic decomposition of acetylene on in situ formed cobalt nanoparticles | |
| JP4798347B2 (ja) | ＴｉＣ超微粒子又はＴｉＯ２超微粒子担持カーボンナノチューブ、及びＴｉＣナノチューブとこれらの製造方法 | |
| Chiu et al. | SiC nanowires in large quantities: Synthesis, band gap characterization, and photoluminescence properties | |
| Song et al. | Large-scale template-free synthesis of N-doped graphene nanotubes and N-doped SiO2-coated graphene nanotubes: growth mechanism and field-emission property | |
| Lu et al. | A critical review of growth of low-dimensional carbon nanostructures on SiC (0 0 0 1): impact of growth environment | |
| Ullah et al. | Direct synthesis of large-area Al-doped graphene by chemical vapor deposition: Advancing the substitutionally doped graphene family | |
| KR101195869B1 (ko) | 촉매 연소법을 이용한 다공성 플러렌의 합성방법 | |
| Shenderova et al. | Diamond nanorods | |
| Latu-Romain et al. | From Si nanowire to SiC nanotube | |
| Zhang et al. | Synthesis of 3C-SiC nanowires from a graphene/Si configuration obtained by arc discharge method | |
| Han | Anisotropic Hexagonal Boron Nitride Nanomaterials-Synthesis and Applications | |
| JP3890408B2 (ja) | 水素吸蔵用窒化ホウ素ナノチューブの製造方法 | |
| JP2004307299A (ja) | ナノサイズ炭化ケイ素チューブとその製造方法 | |
| TWI607968B (zh) | 一種碳化物原料合成之製備方法 | |
| Kim et al. | Controllable fabrication of tube-in-tubes using anodic aluminum oxide templates | |
| JP3994161B2 (ja) | 単結晶酸化タングステンナノチューブとその製造方法 | |
| JP6623512B2 (ja) | 炭素ナノ構造体集合物およびその製造方法 | |
| Wang et al. | Synthesis and carbothermal nitridation mechanism of ultra-long single crystal α-Si3N4 nanobelts | |
| JP2007022875A (ja) | 複合材料及びそれを用いた成形体 | |
| JP4471617B2 (ja) | Ｐｄ金属内包カーボンナノチューブの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080501 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110328 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110401 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110526 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110620 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110719 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140812 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |