JP4958649B2 - Nanoparticle support device for catalyst with coaxial vacuum arc evaporation source - Google Patents

Nanoparticle support device for catalyst with coaxial vacuum arc evaporation source Download PDF

Info

Publication number
JP4958649B2
JP4958649B2 JP2007157536A JP2007157536A JP4958649B2 JP 4958649 B2 JP4958649 B2 JP 4958649B2 JP 2007157536 A JP2007157536 A JP 2007157536A JP 2007157536 A JP2007157536 A JP 2007157536A JP 4958649 B2 JP4958649 B2 JP 4958649B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
transport container
support member
heat treatment
vacuum arc
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.)
Active
Application number
JP2007157536A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008307473A (en
Inventor
阿川  義昭
山口  広一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ulvac Inc filed Critical Ulvac Inc
Priority to JP2007157536A priority Critical patent/JP4958649B2/en
Publication of JP2008307473A publication Critical patent/JP2008307473A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4958649B2 publication Critical patent/JP4958649B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Description

本発明は同軸型真空アーク蒸発源を用いて触媒活性を有するnmサイズの微粒子を粒子状担体に担持させる触媒用担持装置に関するものであり、更に詳しくは、担持に要する時間を短縮し得る触媒用担持装置に関するものである。   The present invention relates to a catalyst supporting apparatus for supporting nanosized fine particles having catalytic activity on a particulate carrier using a coaxial vacuum arc evaporation source, and more specifically, for a catalyst capable of reducing the time required for supporting. The present invention relates to a carrier device.

従来、燃料電池には粉末状のカーボン粒子に触媒作用を示す活性金属として白金を担持させたものが使用されている(例えば特許文献1、特許文献2を参照)。しかし、本発明者等が研究的に試作した同軸型真空アーク蒸発源を使用して触媒用ナノ粒子を担持させる装置では、カーボン粒子は単位重量当りの表面積が極めて大であり吸着している水分量も大であるから、カーボン粒子の表面に白金ナノ粒子を担持させる場合には事前に上記吸着水分を脱着させるが、その脱着に時間を要し、2g程度のカーボン粒子について有効排気速度300リットル/secの性能を有する真空ポンプを使用しても、充分に脱着し得たと判断される10-3Pa以下の真空度に到達する迄には1時間程度を要している。 Conventionally, a fuel cell in which platinum is supported as an active metal having catalytic action on powdered carbon particles has been used (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). However, in the apparatus for supporting the catalyst nanoparticles using the coaxial vacuum arc evaporation source experimentally developed by the present inventors, the carbon particles have a very large surface area per unit weight and adsorbed moisture. When the platinum nanoparticles are supported on the surface of the carbon particles, the adsorbed moisture is desorbed in advance. However, it takes time for the desorption, and an effective pumping speed of about 300 liters for about 2 g of carbon particles. Even when a vacuum pump having a performance of / sec is used, it takes about one hour to reach a vacuum degree of 10 −3 Pa or less, which is judged to be sufficiently desorbed.

特開平10−189003号公報JP-A-10-189003 特開2000−243406号公報JP 2000-243406 A

また脱気が完了した後、同軸型真空アーク蒸着源によってカーボン粒子の表面に白金ナノ粒子を形成させる場合には、白金イオンが20eV〜80eV程度のエネルギーでカーボン粒子の表面に衝突するが、その衝撃によってカーボン粒子は表層の結晶性がダメージを受けて導電性が低下する。そして、低下した結晶性は白金ナノ粒子を担持しているカーボン粒子を熱処理すれば回復することが分かっている。しかし、別に熱処理室を用意して熱処理すれば、白金ナノ粒子を担持させたカーボン粒子は熱処理する前に大気と接触させることになり再び水分を吸着する。更には、熱処理の完了したカーボン粒子を真空系の熱処理室からから外へ取り出す際には室温まで冷却しておくことを要するが、その冷却に時間がかかって熱処理室の占有時間が長くなると、次のバッチの白金ナノ粒子を担持させたカーボン粒子に施す熱処理が遅れることになる。   In addition, after deaeration is completed, when platinum nanoparticles are formed on the surface of carbon particles by a coaxial vacuum arc deposition source, platinum ions collide with the surface of carbon particles with an energy of about 20 eV to 80 eV. Due to the impact, the crystallinity of the surface of the carbon particles is damaged and the conductivity is lowered. And it has been found that the reduced crystallinity is recovered by heat treatment of carbon particles carrying platinum nanoparticles. However, if a separate heat treatment chamber is prepared and heat treated, the carbon particles carrying the platinum nanoparticles are brought into contact with the atmosphere before the heat treatment and adsorb moisture again. Furthermore, when the heat-treated carbon particles are taken out from the vacuum heat treatment chamber, it is necessary to cool to room temperature, but if the cooling takes time and the occupation time of the heat treatment chamber becomes long, The heat treatment applied to the carbon particles carrying the next batch of platinum nanoparticles will be delayed.

本発明は上記の問題に鑑みてなされ、粒子状担体の表面に触媒作用を示す活性金属のナノ粒子を担持させるに際し、粒子状担体に吸着している水分を脱着させる事前の脱気処理から、活性金属ナノ粒子を担持させた粒子状担体の事後の熱処理、冷却までに要する時間を短縮することができる触媒用ナノ粒子担持装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and when carrying active metal nanoparticles having a catalytic action on the surface of the particulate carrier, from the prior deaeration treatment for desorbing the moisture adsorbed on the particulate carrier, It is an object of the present invention to provide a catalyst nanoparticle supporting apparatus capable of shortening the time required for subsequent heat treatment and cooling of a particulate carrier supporting active metal nanoparticles.

上記の課題は請求項1の構成によって解決されるが、その解決手段を説明すれば次に示す如くである。   The above problem can be solved by the configuration of claim 1, and the solution means will be described as follows.

請求項1の同軸型真空アーク蒸着源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置は、第1チャンバであり、粒子状担体を収容した搬送容器の搬入扉を備え、第1チャンバ内の底部には搬入される搬送容器を支持する第1支持部材を備えており、第1支持部材に支持されている搬送容器内の粒子状担体に吸着されている水分を脱着させる脱気室と、
第2チャンバであり、該第2チャンバ内の上部に、活性金属を要素とする円柱状のカソード電極と、該カソード電極の外周面に接して同軸に設けられた円筒状の絶縁碍子と、該絶縁碍子の外周面に接して同軸に設けられたトリガ電極と、該トリガ電極の外周面から所定の間隔をあけて同軸に設けられた円筒状で一端側が第2チャンバ内に開口され他端側がカソード電極と離隔した位置で閉じられたアノード電極とからなる同軸型真空アーク蒸着源を備え、第2チャンバ内の底部には同軸型真空アーク蒸着源の開口側と対向する位置へ搬送されてくる搬送容器を支持する第2支持部材を備えており、同軸型真空アーク蒸着源から活性金属を蒸発させ、第2支持部材に支持されている搬送容器内の粒子状担体の表面に活性金属ナノ粒子を形成して担持させる担持室と、
第3チャンバであり、該第3チャンバ内に第3チャンバ用加熱源を備え、第3チャンバ内の底部には第3チャンバ用加熱源の下方へ搬送されてくる搬送容器を支持する第3支持部材を備えており、該第3支持部材に支持されている搬送容器内の活性金属ナノ粒子が担持された粒子状担体を熱処理する熱処理室と、
第4チャンバであり、該第4チャンバ内へ搬送されてくる搬送容器を載置して収容されている活性金属ナノ粒子が担持された粒子状担体を冷却し、搬送容器の場所を移動させ得る可動冷却台および搬送容器の搬出扉が設けられている冷却室とが、各室の間にそれぞれゲート扉を介して順に接続されており、
かつ脱気室には第1支持部材に支持されている搬送容器を担持室内の第2支持部材へ搬送する第1搬送機構が設けられ、担持室には第2支持部材に支持されている搬送容器を熱処理室内の第3支持部材へ搬送する第2搬送機構が設けられ、熱処理室には第3支持部材に支持されている搬送容器を冷却室の可動冷却台へ搬送する第3搬送機構が設けられている装置である。
The catalyst nanoparticle supporting apparatus having a coaxial vacuum arc vapor deposition source according to claim 1 is a first chamber, and is provided with a carrying-in door for a carrying container containing a particulate carrier, and is carried into the bottom of the first chamber. A deaeration chamber that includes a first support member that supports the transport container, and desorbs moisture adsorbed on the particulate carrier in the transport container supported by the first support member;
A columnar cathode electrode having an active metal as an element, a cylindrical insulator provided coaxially in contact with the outer peripheral surface of the cathode electrode, and an upper portion in the second chamber; A trigger electrode provided coaxially in contact with the outer peripheral surface of the insulator, and a cylindrical shape provided coaxially with a predetermined interval from the outer peripheral surface of the trigger electrode, one end side being opened in the second chamber and the other end side being A coaxial vacuum arc deposition source comprising an anode electrode closed at a position spaced apart from the cathode electrode is provided, and conveyed to a position facing the opening side of the coaxial vacuum arc deposition source at the bottom of the second chamber. A second support member for supporting the transport container is provided, the active metal is evaporated from a coaxial vacuum arc deposition source, and active metal nanoparticles are formed on the surface of the particulate carrier in the transport container supported by the second support member. Forming A bearing chamber for lifting,
A third chamber, a third chamber heat source provided in the third chamber, and a third support for supporting a transport container transported below the third chamber heat source at the bottom of the third chamber A heat treatment chamber for heat treating the particulate carrier carrying the active metal nanoparticles in the transport container supported by the third support member,
It is the fourth chamber, and the particulate carrier on which the active metal nanoparticles supported by the transport container transported into the fourth chamber is placed can be cooled, and the location of the transport container can be moved The movable cooling table and the cooling chamber provided with the carry-out door of the transfer container are connected in order through the gate door between each chamber,
The deaeration chamber is provided with a first transport mechanism for transporting the transport container supported by the first support member to the second support member in the support chamber, and the support chamber is transported by the second support member. A second transport mechanism for transporting the container to the third support member in the heat treatment chamber is provided, and the third transport mechanism for transporting the transport container supported by the third support member to the movable cooling table in the cooling chamber is provided in the heat treatment chamber. It is a device provided.

このような同軸型真空アーク蒸着源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置は、粒子状担体の表面に活性金属ナノ粒子を担持させる担持室の上流側に配置した脱気室において粒子状担体に吸着されている水分を予め脱着させ、担持室の下流側に配置した熱処理室において担持処理時に結晶性が低下した粒子状担体を熱処理して結晶性を回復させ、続く冷却室においては熱処理室で温度上昇している粒子状担体を冷却することにより、担持室のみで脱気、担持、熱処理、冷却の各処理を施す場合と比較して、粒子状担体へ触媒用ナノ粒子を担持させるに要する時間を大幅に短縮させる。   The catalyst nanoparticle support device equipped with such a coaxial vacuum arc evaporation source is adsorbed on the particulate carrier in a deaeration chamber arranged upstream of the support chamber for supporting the active metal nanoparticles on the surface of the particulate carrier. In the heat treatment chamber disposed downstream of the loading chamber, the particulate carrier whose crystallinity has decreased during the loading treatment is heat treated to recover the crystallinity, and in the subsequent cooling chamber, the temperature is increased in the heat treatment chamber. By cooling the rising particulate carrier, the time required to carry the catalyst nanoparticles on the particulate carrier as compared with the case where each of the deaeration, loading, heat treatment, and cooling treatment is performed only in the loading chamber. Is greatly shortened.

請求項2の同軸型真空アーク蒸着源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置は、脱気室おける第1支持部材、担持室における第2支持部材、および熱処理室における第3支持部材が何れも回転軸であり、搬送容器の底面側を回転軸の上端部で着脱可能に支持しており、回転軸によって搬送容器が回転されることにより、収容されている粒子状担体が撹拌されるように構成されている装置である。   The catalyst nanoparticle supporting apparatus having the coaxial vacuum arc deposition source according to claim 2 is such that the first support member in the deaeration chamber, the second support member in the support chamber, and the third support member in the heat treatment chamber all rotate. This is a shaft, and the bottom surface side of the transport container is detachably supported by the upper end portion of the rotation shaft, and the accommodated particulate carrier is agitated by rotating the transport container by the rotation shaft It is a device that has been.

このような同軸型真空アーク蒸着源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置は、脱気室、担持室、および熱処理室における各処理操作の間に搬送容器を回転させることによって内部に収容されている粒子状担体を撹拌することができ、脱気室、担持室、熱処理室のそれぞれにおいて粒子状担体の全体を均等に処理する。   The catalyst nanoparticle supporting apparatus having such a coaxial vacuum arc deposition source is accommodated inside by rotating the transfer container during each processing operation in the deaeration chamber, the supporting chamber, and the heat treatment chamber. The particulate carrier can be agitated, and the entire particulate carrier is uniformly treated in each of the deaeration chamber, the loading chamber, and the heat treatment chamber.

請求項3の同軸型真空アーク蒸着源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置は、第1チャンバである脱気室内の底部へ搬入され支持される搬送容器内の粒子状担体を加熱するための第1チャンバ用加熱源が第1チャンバ内に設けられている装置である。   The catalyst nanoparticle supporting apparatus having the coaxial vacuum arc vapor deposition source according to claim 3 is a first apparatus for heating the particulate carrier in a transport container that is carried into and supported by the bottom of the deaeration chamber that is the first chamber. The one-chamber heating source is an apparatus provided in the first chamber.

このような同軸型真空アーク蒸着源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置は、粒子状担体を加熱して水分の脱着を促進する。   The catalyst nanoparticle supporting apparatus having such a coaxial vacuum arc deposition source heats the particulate carrier to promote desorption of moisture.

請求項4の同軸型真空アーク蒸着源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置は、第4チャンバに、搬出扉を囲って、グローブボックスが接続されている装置である。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a catalyst nanoparticle carrying apparatus having a coaxial vacuum arc vapor deposition source, wherein a glove box is connected to a fourth chamber, surrounding a carry-out door.

このような同軸型真空アーク蒸着源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置は、第4チャンバと共に不活性ガス雰囲気とされるグローブボックス内へ搬送容器を取り出すことができ、搬出された搬送容器内の粒子状担体を大気に接触させない。   The catalyst nanoparticle supporting apparatus equipped with such a coaxial vacuum arc deposition source can take out the transport container into the glove box that is in an inert gas atmosphere together with the fourth chamber. Do not let the particulate carrier come into contact with the atmosphere.

請求項1の同軸型真空アーク蒸着源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置によれば、粒子状担体の表面に活性金属ナノ粒子を担持させる担持室の上流側に脱気室を配して時間を要する粒子状担体の脱気を担持室とは独立して行い、また担持室の下流側に加熱処理室、冷却室を配して、時間を要する粒子状担体の加熱処理および冷却を活性金属微粒子の担持とは独立して行うようにしたので、担持室を効率的に稼動させることができ、かつ脱気室が空になると粒子状担体を収容した次の収用容器が搬入することができ、触媒用ナノ粒子担持装置としての生産性を高めることができるという格別の効果を奏する。また搬送容器が各室間を搬送される間に粒子状担体が大気に接触することはないので、粒子状担体が大気中の水分を吸着することはなく、脱気操作の繰り返すような無駄を発生させない。   According to the catalyst nanoparticle supporting apparatus equipped with the coaxial vacuum arc evaporation source according to claim 1, the deaeration chamber is arranged upstream of the supporting chamber for supporting the active metal nanoparticles on the surface of the particulate support. The particulate carrier requiring degassing is performed independently of the loading chamber, and a heat treatment chamber and a cooling chamber are provided on the downstream side of the loading chamber, so that the heat treatment and cooling of the time-consuming particulate carrier are performed with an active metal. Since the loading of the fine particles is performed independently, the loading chamber can be operated efficiently, and when the deaeration chamber is empty, the next collection container containing the particulate carrier can be loaded. In addition, it is possible to increase the productivity of the catalyst nanoparticle support device. In addition, since the particulate carrier does not come into contact with the atmosphere while the conveyance container is conveyed between the chambers, the particulate carrier does not adsorb moisture in the atmosphere, and waste such as repeated deaeration operations is avoided. Do not generate.

請求項2の同軸型真空アーク蒸着源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置によれば、脱気室おける第1支持部材、担持室における第2支持部材、および熱処理室における第3支持部材に支持されている搬送容器を回転軸で回転させて収容されている粒子状担体を撹拌することができるので、脱気室、担持室、熱処理室において、各室毎の処理操作を搬送容器内の粒子状担体の全体に均等に施すことができ、品質の優れた担持品を提供する。   According to the catalyst nanoparticle supporting apparatus having the coaxial vacuum arc vapor deposition source according to claim 2, supported by the first support member in the deaeration chamber, the second support member in the support chamber, and the third support member in the heat treatment chamber. In the deaeration chamber, the support chamber, and the heat treatment chamber, the processing operation for each chamber can be performed by rotating the transport container that is being rotated by the rotating shaft. It can be applied evenly to the entire carrier and provides a carrier with excellent quality.

請求項3の同軸型真空アーク蒸着源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置によれば、粒子状担体を加熱しながら脱気するので、粒子状担体に吸着されている水分の脱着および真空排気に要する時間を短縮させ、触媒用ナノ粒子担持装置の稼動率を向上させる。   According to the catalyst nanoparticle supporting apparatus equipped with the coaxial vacuum arc vapor deposition source according to claim 3, the particulate carrier is degassed while being heated, so that the moisture adsorbed on the particulate carrier is desorbed and evacuated. This shortens the time required and improves the operating rate of the catalyst nanoparticle support device.

請求項4の同軸型真空アーク蒸着源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置によれば、冷却室からグローブボックスへ搬出した搬送容器に蓋を被せ、収容されている粒子状担体を密封した状態として大気側へ取り出すことができる。   According to the catalyst nanoparticle carrying apparatus equipped with the coaxial vacuum arc vapor deposition source according to claim 4, the transport container carried out from the cooling chamber to the glove box is covered with a lid, and the contained particulate carrier is sealed. It can be taken out to the atmosphere side.

本発明の同軸型真空アーク蒸着源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置を実施の形態例によって説明すれば、本発明の触媒用ナノ粒子担持装置は、本発明者らが研究的に試作した同軸型真空アーク蒸発源を使用する担持装置、すなわち、真空ポンプが取り付けられたチャンバ内の上部に、活性金属を要素とする円柱状のカソード電極と、該カソード電極の外周面に接して同軸に設けられた円筒状の絶縁碍子と、該絶縁碍子の外周面に接して同軸に設けられたトリガ電極と、該トリガ電極の外周面から所定の間隔をあけて同軸に設けられた円筒状で一端側がチャンバ内に開口され他端側がカソード電極と離隔した位置で閉じられたアノード電極とからなる同軸型真空アーク蒸着源を備え、チャンバ内の底部に同軸型真空アーク蒸着源の開口側と対向する位置へ搬送されてくる被蒸着体である粒子状担体を収容した搬送容器を支持する支持部材を備えており、同軸型真空アーク蒸着源から活性金属を蒸発させ、支持部材に支持されている搬送容器内の粒子状担体の表面に活性金属ナノ粒子を形成して担持させるチャンバを担持室とし、当該担持室の上流側に粒子状担体の吸着水分を脱着させて真空排気する脱気室を配置し、担持室の下流側に担持室において活性金属の原子状態のイオンが衝突したことにより低下している粒子状担体の結晶性を回復させる熱処理室と、熱処理によって温度上昇している粒子状担体を冷却する冷却室とを順に配置した触媒担持装置としている。   The catalyst nanoparticle support apparatus equipped with the coaxial vacuum arc deposition source of the present invention will be described by way of an embodiment. The catalyst nanoparticle support apparatus of the present invention is a coaxial prototype experimentally developed by the present inventors. A support device using a vacuum vacuum evaporation source, that is, a cylindrical cathode electrode having an active metal as an element, and a coaxial cathode in contact with the outer peripheral surface of the cathode electrode at the upper part in a chamber to which a vacuum pump is attached A cylindrical insulator, a trigger electrode coaxially provided in contact with the outer peripheral surface of the insulator, a cylindrical shape coaxially provided at a predetermined interval from the outer peripheral surface of the trigger electrode, and one end side thereof It has a coaxial vacuum arc deposition source that consists of an anode electrode that is opened in the chamber and closed at a position separated from the cathode electrode at the other end, and is opposed to the opening side of the coaxial vacuum arc deposition source at the bottom of the chamber A support member for supporting a transport container containing a particulate carrier that is a deposition target that is transported to a position where the active metal is evaporated from a coaxial vacuum arc deposition source and supported by the support member. A chamber for forming and supporting active metal nanoparticles on the surface of the particulate carrier in the transport container is a loading chamber, and a deaeration chamber for evacuating the adsorbed moisture of the particulate carrier on the upstream side of the loading chamber is provided. And a heat treatment chamber for recovering the crystallinity of the particulate carrier, which has been lowered due to collision of ions in the atomic state of the active metal in the support chamber on the downstream side of the support chamber, and a particulate shape whose temperature has been increased by the heat treatment The catalyst supporting device is arranged in order with a cooling chamber for cooling the carrier.

担持室における同軸型真空アーク蒸着源としては、放電電圧100V〜400Vの電源と容量1000μF〜9000μFのコンデンサを備えており、パルス放電の周期が1Hz〜5Hz、放電時間が1000μsec以下となるように設定して、トリガ電極とアノード電極との間にトリガ放電を発生させ、そのトリガ放電によってカソード電極とアノード電極との間にアーク放電を誘起させることにより、カソード電極の構成要素である活性金属を部分的に溶融、蒸発させプラズマ化させてチャンバ内へ飛翔させ、チャンバ内で同軸型真空アーク蒸着源と対向する位置へ搬送容器と共に搬送されている被蒸着体である粒子状担体の表面に活性金属ナノ粒子を形成させて担持させる。カソード電極はその全体が活性金属で構成されていてもよく、放電部分が活性金属とされているものであってもよい。また、支持部材はアーク蒸着中に搬送容器内の粒子状担体を撹拌できる機能を設けたものであることが好ましい。   The coaxial vacuum arc deposition source in the support chamber is equipped with a power source with a discharge voltage of 100 V to 400 V and a capacitor with a capacity of 1000 μF to 9000 μF, and is set so that the pulse discharge period is 1 Hz to 5 Hz and the discharge time is 1000 μsec or less. Then, a trigger discharge is generated between the trigger electrode and the anode electrode, and an arc discharge is induced between the cathode electrode and the anode electrode by the trigger discharge, so that the active metal that is a component of the cathode electrode is partially The active metal is formed on the surface of the particulate carrier, which is a deposition target, which is melted, evaporated, converted into plasma, and then fly into the chamber, and is transported together with the transport container to a position facing the coaxial vacuum arc deposition source in the chamber. Nanoparticles are formed and supported. The cathode electrode may be entirely composed of an active metal, or the discharge part may be an active metal. Moreover, it is preferable that the support member is provided with a function capable of stirring the particulate carrier in the transport container during arc vapor deposition.

活性金属として、燃料電池用の触媒や自動車排気ガスの浄化触媒には、通常、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)をはじめ、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)からなる貴金属が使用されるが、カーボンナノチューブ作製時における下地膜には、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)の鉄族金属のほか、コバルト・チタン(Co/Ti)の合金が使用される。すなわち、活性金属は適用される分野によって適宜選択される。また粒子状担体としては、触媒が使用される温度に耐える粉末状のもの、例えば導電性のカーボン粒子、絶縁性のアルミナ粒子、シリカ粒子等が適宜選択される。   As active metals, catalysts for fuel cells and automobile exhaust gas purification catalysts are usually palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), osmium (Os), iridium ( A noble metal made of Ir) is used, but the base film in the production of carbon nanotubes includes iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni) iron group metals, as well as cobalt titanium (Co / Ti). The alloy is used. That is, the active metal is appropriately selected depending on the field to which it is applied. As the particulate carrier, a powdery material that can withstand the temperature at which the catalyst is used, for example, conductive carbon particles, insulating alumina particles, silica particles, and the like are appropriately selected.

担持室の上流側に配置する脱気室は真空ポンプを備えたチャンバであり、粒子状担体を収容している搬送容器の搬入扉と、搬送容器を支持する支持部材を備えたものであり、担持室とはゲート扉を介して接続される。支持部材に支持されている搬送容器内の粒子状担体は吸着されている水分が真空ポンプによる減圧下に蒸発され、発生する水蒸気は真空排気されるが、水分の脱着を促進するために、粒子状担体の温度を上昇させる加熱源、例えば赤外線ランプを設けて脱気中は粒子状担体を加熱することが好ましい。脱気室の支持部材は脱気処理中に搬送容器内の粒子状担体を撹拌できるものであることが好ましい。すなわち、搬送容器に振動を与えて粒子状担体を撹拌するものであってもよく、また搬送容器内に固定羽根または邪魔板を挿入し搬送容器を水平面内で回転させることによって粒子状担体を撹拌するものであってもよい。   The deaeration chamber arranged on the upstream side of the support chamber is a chamber equipped with a vacuum pump, and includes a carry-in door of a transport container containing a particulate carrier, and a support member that supports the transport container, The carrying chamber is connected via a gate door. The particulate carrier in the transport container supported by the support member evaporates the adsorbed water under reduced pressure by a vacuum pump, and the generated water vapor is evacuated, but in order to promote the desorption of water, It is preferable to provide a heating source for raising the temperature of the particulate carrier, for example, an infrared lamp to heat the particulate carrier during deaeration. The support member of the deaeration chamber is preferably capable of stirring the particulate carrier in the transport container during the deaeration process. That is, the carrier may be agitated by vibrating the carrier, or the carrier may be agitated by inserting a fixed blade or baffle into the carrier and rotating the carrier in a horizontal plane. You may do.

担持室の下流側に配置する熱処理室は真空ポンプを備えたチャンバであり、担持室とはゲート扉を介して接続される。熱処理室内の上部には加熱源、例えば赤外線ランプが設けられ、熱処理室内の底部には加熱源の下方へ搬送されてくる搬送容器を支持する支持部材が設けられ、支持部材上の搬送容器内に収容されている活性金属ナノ粒子を担持した粒子状担体を温度上昇させて粒子状担体の結晶性を回復させることによって、例えばその導電性を回復させる。支持部材は脱気室、担持室の支持部材と同様に、搬送容器内の粒子状担体を撹拌できるものであることが好ましい。   The heat treatment chamber disposed downstream of the support chamber is a chamber equipped with a vacuum pump, and is connected to the support chamber via a gate door. A heat source such as an infrared lamp is provided at the top of the heat treatment chamber, and a support member is provided at the bottom of the heat treatment chamber to support a transport container that is transported below the heat source. By increasing the temperature of the particulate carrier carrying the active metal nanoparticles contained therein to restore the crystallinity of the particulate carrier, for example, its conductivity is restored. The support member is preferably capable of stirring the particulate carrier in the transport container, like the support member of the deaeration chamber and the support chamber.

熱処理室の下流側に配置する冷却室は、真空ポンプが取り付けられたチャンバであり、熱処理室とはゲート扉を介して接続される。冷却室は上流側の熱処理室から搬送されてくる搬送容器を載置し、搬送容器内の温度が上昇している粒子状担体を活性金属ナノ粒子と共に冷却させ、冷却後に搬送容器の位置を移動させることができる可動冷却台を備えている。温度上昇している粒子状担体を自然放冷させる場合には、その冷却に時間を要するので、可動冷却台に2個以上の搬送容器を同時に載置し得るようにするためである。自然放冷させるのではなく、冷却した不活性ガスを吹き付けるようにしてもよい。   The cooling chamber disposed downstream of the heat treatment chamber is a chamber to which a vacuum pump is attached, and is connected to the heat treatment chamber via a gate door. The cooling chamber mounts a transport container transported from the upstream heat treatment chamber, cools the particulate carrier whose temperature in the transport container is rising, together with the active metal nanoparticles, and moves the position of the transport container after cooling. It has a movable cooling stand that can be made to operate. This is to allow two or more transport containers to be simultaneously placed on the movable cooling table because it takes time to cool the particulate carrier whose temperature is rising naturally. You may make it spray the cooled inert gas instead of letting it cool naturally.

以下、本発明の同軸型真空アーク蒸発源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置を実施例によって具体的に説明する。図1は同軸型真空アーク蒸着源を使用して、粒子状担体であるカーボン粒子(活性炭の粉末)の表面に活性金属である白金ナノ粒子を形成させて担持させる実施例の触媒用ナノ粒子担持装置1を示す平面図である。すなわち、触媒用ナノ粒子担持装置1は脱気室10と担持室20と熱処理室30と冷却室40とグローブボックス50とが順に接続された真空系の装置である。脱気室10は円筒状の第1チャンバであり、外部から搬入される搬送容器内のカーボン粒子に吸着されている水分を予め水蒸気として脱着させ真空排気するチャンバである。担持室20は円筒状の第2チャンバであり、チャンバ内に設けた同軸型真空アーク蒸着源を使用してカーボン粒子の表面に白金(Pt)のナノ粒子を担持させるチャンバである。熱処理室30は円筒状の第3チャンバであり、担持室20において白金イオンの衝突よる衝撃を受けて結晶性が低下しているカーボン粒子Pを熱処理して結晶性を回復させるチャンバである。冷却室40は直方体状の第4チャンバであり、熱処理室30における熱処理によって温度が上昇しているカーボン粒子Pを冷却するチャンバである。グローブボックス50には、不活性ガス(アルゴン(Ar)ガスまたは窒素(N2)ガス供給源が接続されている。 EXAMPLES Hereinafter, the catalyst nanoparticle carrying | support apparatus provided with the coaxial type vacuum arc evaporation source of this invention is concretely demonstrated by an Example. FIG. 1 shows a catalyst nanoparticle support of an embodiment in which a platinum nanoparticle as an active metal is formed and supported on the surface of carbon particles (activated carbon powder) as a particulate support using a coaxial vacuum arc deposition source. 2 is a plan view showing the device 1. FIG. That is, the catalyst nanoparticle support device 1 is a vacuum system in which the deaeration chamber 10, the support chamber 20, the heat treatment chamber 30, the cooling chamber 40, and the glove box 50 are connected in order. The deaeration chamber 10 is a cylindrical first chamber, and is a chamber that desorbs moisture adsorbed on carbon particles in a transfer container carried in from the outside as water vapor and evacuates it in advance. The supporting chamber 20 is a cylindrical second chamber, and is a chamber in which platinum (Pt) nanoparticles are supported on the surface of carbon particles using a coaxial vacuum arc evaporation source provided in the chamber. The heat treatment chamber 30 is a cylindrical third chamber, and is a chamber for recovering the crystallinity by heat-treating the carbon particles P whose crystallinity is lowered by the impact caused by the collision of platinum ions in the support chamber 20. The cooling chamber 40 is a rectangular parallelepiped fourth chamber, and is a chamber for cooling the carbon particles P whose temperature is increased by the heat treatment in the heat treatment chamber 30. An inert gas (argon (Ar) gas or nitrogen (N 2 ) gas supply source) is connected to the glove box 50.

そして、脱気室10、担持室20、熱処理室30、冷却室40は、各室の間にそれぞれ設けたゲート扉9A、9B、9Cを介し、搬送容器の搬送路となる配管で一体的に接続されている。また、脱気室10にはカーボン粒子を収容した搬送容器の搬入扉11が設けられ、冷却室40には搬出扉41A、41Bが設けられており、担持室20には定常の稼動時に使用されない盲蓋21、同じく熱処理室30には盲蓋31が設けられている。   The deaeration chamber 10, the support chamber 20, the heat treatment chamber 30, and the cooling chamber 40 are integrated with piping serving as a transfer path of the transfer container via gate doors 9A, 9B, and 9C provided between the chambers. It is connected. Further, the deaeration chamber 10 is provided with a loading / unloading door 11 for a transfer container containing carbon particles, the cooling chamber 40 is provided with unloading doors 41A and 41B, and is not used in the carrying chamber 20 during normal operation. A blind lid 31 is provided in the blind lid 21 as well as in the heat treatment chamber 30.

そのほか、脱気室10には脱気処理の完了したカーボン粒子を収容している搬送容器を脱気室10から担持室20へ搬送するための第1搬送機構12が真空シール可能な取付部12Sを介して脱気室10の側壁に取り付けられている。すなわち、第1搬送機構12の端部12Eを脱気室10側へ移動させることによって、後述の図6に示す内包ロッド12Rが先端部に搬送容器を保持し、開とされたゲート扉9Aを通って担持室20内まで搬送することができるようになっている。同様に、担持室20には搬送容器を担持室20から熱処理室30へ搬送する第2搬送機構22が取付部22Sを介して取り付けられており、熱処理室30には搬送容器を熱処理室30から冷却室40へ搬送する第3搬送機構32が取付部3Sを介して取り付けられている。   In addition, the degassing chamber 10 has a mounting portion 12S that can be vacuum-sealed by the first transfer mechanism 12 for transferring the transfer container containing the degassed carbon particles from the degassing chamber 10 to the carrier chamber 20. Is attached to the side wall of the deaeration chamber 10. That is, by moving the end portion 12E of the first transport mechanism 12 to the deaeration chamber 10 side, the inclusion rod 12R shown in FIG. 6 described later holds the transport container at the tip portion, and the opened gate door 9A. It can be conveyed to the inside of the carrying chamber 20 through. Similarly, a second transport mechanism 22 for transporting a transport container from the support chamber 20 to the heat treatment chamber 30 is attached to the support chamber 20 via an attachment portion 22S, and the transport container is transferred from the heat treatment chamber 30 to the heat treatment chamber 30. The 3rd conveyance mechanism 32 conveyed to the cooling chamber 40 is attached via the attachment part 3S.

上記の取付部12Sは、第1搬送機構12の軸心方向をZ方向として、これに直角な上下のY方向および左右のX方向への第1搬送機構12の移動、すなわち第1搬送機構12の上下方向と左右方向への位置調整が可能とされている。このことは担持室20における第2搬送機構22の取付部22S、熱処理室30における第3搬送機構32の取付部32Sについても同様である。   The mounting portion 12S is configured such that the first transport mechanism 12 moves in the up and down Y direction and the left and right X directions perpendicular to the first transport mechanism 12 in the Z direction, that is, the first transport mechanism 12. Can be adjusted in the vertical and horizontal directions. The same applies to the attachment portion 22S of the second transfer mechanism 22 in the holding chamber 20 and the attachment portion 32S of the third transfer mechanism 32 in the heat treatment chamber 30.

図2は図1に示した脱気室10の概略的な縦断面図である。第1チャンバである脱気室10には、脱気室10内を真空排気するためのターボ分子ポンプ19Tが可変流量弁19bを介して取り付けられ、ターボ分子ポンプ19Tの排気側には弁19b’を介してロータリポンプ19Rが取り付けられている。なお、図2では搬送容器61の搬入開口、搬出開口の図示は省略している。   FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of the deaeration chamber 10 shown in FIG. A turbo molecular pump 19T for evacuating the inside of the deaeration chamber 10 is attached to the deaeration chamber 10 as the first chamber via a variable flow valve 19b, and a valve 19b ′ is provided on the exhaust side of the turbo molecular pump 19T. A rotary pump 19R is attached via In FIG. 2, illustration of the carry-in opening and the carry-out opening of the transfer container 61 is omitted.

そして、図2において不図示の搬入扉11から脱気室10内へ搬入されてくる搬送容器61を上端部で支持する第1回転軸14が脱気室10の底部に設けられており、その第1回転軸14は、図示を省略した部材に取り付けて設けられている第1固定台16を回転自在に貫通し、更に図示を省略した真空シール機構を介して脱気室10の底部を大気側へ貫通し、その下端部に回転駆動源15が連結されている。そして、第1固定台16に固定された支柱17に固定羽根18を取り付け、その固定羽根18を搬送容器61の底面に近い深さに位置させるようにしたものである。従って、搬送容器61が回転軸14によって回転されると、内部に収容されているカーボン粒子Pが撹拌される。なお、図2では搬送容器61の搬出開口の図示は省略している。   And the 1st rotating shaft 14 which supports the conveyance container 61 carried in into the deaeration chamber 10 from the carrying-in door 11 not shown in FIG. 2 in the upper end part is provided in the bottom part of the deaeration chamber 10, The first rotating shaft 14 rotatably passes through a first fixed base 16 that is attached to a member that is not shown, and further, the bottom of the deaeration chamber 10 is opened to the atmosphere via a vacuum seal mechanism that is not shown. The rotary drive source 15 is connected to the lower end portion. The fixed blade 18 is attached to the support column 17 fixed to the first fixed base 16, and the fixed blade 18 is positioned at a depth close to the bottom surface of the transport container 61. Therefore, when the transport container 61 is rotated by the rotating shaft 14, the carbon particles P accommodated therein are agitated. In FIG. 2, illustration of the carry-out opening of the transport container 61 is omitted.

上記の支柱17は上下方向に伸縮可能とされており、搬送容器61を搬入扉11から脱気室10へ搬入する場合や、搬送容器61を第1搬送機構12によって脱気室10から担持室20へ搬送する場合に、固定羽根18が支障とならないように、一点鎖線で示した上方の退避位置まで上昇させることができる。このことは、後述する担持室20における固定羽根28、熱処理室30における固定羽根38についても同様である。なお実施例では支柱17を上下方向に伸縮可能なものとしたが、それ以外の動作、例えば固定羽根18と共に支柱17を外側へ倒すことが可能なものとしてもよい。   The support column 17 is extendable in the vertical direction. When the transfer container 61 is carried into the deaeration chamber 10 from the carry-in door 11, or when the transfer container 61 is moved from the deaeration chamber 10 to the carrying chamber by the first transfer mechanism 12. When transporting to 20, the fixed blade 18 can be raised to the upper retreat position indicated by the alternate long and short dash line so as not to interfere. The same applies to the fixed blades 28 in the carrying chamber 20 and the fixed blades 38 in the heat treatment chamber 30, which will be described later. In the embodiment, the support column 17 can be expanded and contracted in the vertical direction, but other operations, for example, the support column 17 together with the fixed blades 18 may be tilted outward.

更には、脱気室10内の上部には脱気室用加熱源13が設けられている。すなわち、カーボン粒子Pに吸着されている水分は水蒸気として脱着させて真空排気するが、上述したように、この水分の脱着が完了して1.3×10-3 Pa以下の真空度に到達するには、長時間を要する。 上記の脱気室用加熱源13は水分の蒸発に伴うカーボン粒子Pの温度の低下、蒸発速度の低下を防いで、水分の脱着を促進するためのものである。脱気室用加熱源13は、加熱ランプ13aと熱線反射板13bとが脱気室10の天井部を貫通する吊下げ具13cによって取り付けられており、加熱ランプ13aは脱気室10の外に設けられた電源と温度調節機構を兼備するコントローラ13dに接続されている。 Furthermore, a heating source 13 for the deaeration chamber is provided in the upper part of the deaeration chamber 10. That is, the moisture adsorbed on the carbon particles P is desorbed as water vapor and evacuated. As described above, the desorption of the moisture is completed and the degree of vacuum reaches 1.3 × 10 −3 Pa or less. Takes a long time. The heat source 13 for the deaeration chamber is intended to promote the desorption of moisture by preventing the temperature and the evaporation rate of the carbon particles P from decreasing due to the evaporation of moisture. The heating source 13 for the deaeration chamber is provided with a heating lamp 13a and a heat ray reflector 13b attached by a hanging tool 13c that penetrates the ceiling of the deaeration chamber 10, and the heating lamp 13a is located outside the deaeration chamber 10. It is connected to a controller 13d having both a power supply and a temperature adjustment mechanism.

図3は図1に示した担持室20の概略的な縦断面図である。第2チャンバである担持室20には、担持室20内を真空排気するためのターボ分子ポンプ29Tが可変流量弁を介して取り付けられ、ターボ分子ポンプ29Tの排気側には弁を介してロータリポンプ29Rが取り付けられている。なお、図3では搬送容器61の搬入開口、搬出開口の図示は省略している。   FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of the carrying chamber 20 shown in FIG. A turbo molecular pump 29T for evacuating the inside of the supporting chamber 20 is attached to the supporting chamber 20 as the second chamber via a variable flow valve, and a rotary pump is connected to the exhaust side of the turbo molecular pump 29T via a valve. 29R is attached. In FIG. 3, the illustration of the carry-in opening and the carry-out opening of the transfer container 61 is omitted.

担持室20室の上部には、活性金属としての白金(Pt)を蒸発させプラズマとして飛翔させる同軸型真空アーク蒸着源51が設けられている。すなわち、同軸型真空アーク蒸着源51は蒸発材料である白金からなる円柱状のカソード電極52と、カソード電極52の外周面に接して同軸に設けられた上下が逆のハット形状の絶縁碍子53と、同絶縁碍子53のハットの筒状部の外周面に接し、ハットの鍔部に上端を接して同軸に設けられた円筒状のトリガ電極54と、トリガ電極54の外周面から所定の間隔をあけて同軸に設けられた円筒状であって、下端側が担持室20内へ向けて開口され、上端側がカソード電極52の上端から離隔した位置で閉じられているアノード電極55とからなっている。   A coaxial vacuum arc deposition source 51 is provided above the support chamber 20 to evaporate platinum (Pt) as an active metal and fly it as plasma. That is, the coaxial vacuum arc deposition source 51 includes a cylindrical cathode electrode 52 made of platinum as an evaporation material, and a hat-shaped insulator 53 that is coaxially provided in contact with the outer peripheral surface of the cathode electrode 52 and is upside down. The cylindrical trigger electrode 54 that is in contact with the outer peripheral surface of the cylindrical portion of the hat of the insulator 53 and that is in contact with the upper end of the hat's flange and is coaxially provided with a predetermined distance from the outer peripheral surface of the trigger electrode 54. The anode electrode 55 has a cylindrical shape that is open and coaxially provided, the lower end side is opened toward the inside of the carrier chamber 20, and the upper end side is closed at a position separated from the upper end of the cathode electrode 52.

そして、トリガ電極54とカソード電極52との間にはトリガ電源56が設けられており、カソード電極52とアノード電極55との間にはアーク用の直流電源57が設けられている。上記トリガ電源56のプラス端子はトリガ電極54に接続され、マイナス端子は直流電源57のマイナス側端子と同電位としてカソード電極52に接続されている。そしてトリガ電源56はパルストランスからなり、入力電圧200V、周期μsec単位のパルス電圧を17倍の3.4kV(数μA)に昇圧して出力する。   A trigger power supply 56 is provided between the trigger electrode 54 and the cathode electrode 52, and an arc DC power supply 57 is provided between the cathode electrode 52 and the anode electrode 55. The trigger power supply 56 has a positive terminal connected to the trigger electrode 54 and a negative terminal connected to the cathode electrode 52 at the same potential as the negative terminal of the DC power supply 57. The trigger power source 56 is composed of a pulse transformer, and boosts and outputs a pulse voltage in units of 200 V and a cycle of μsec to 3.4 kV (several μA), which is 17 times.

上記のアーク用の直流電源57は電圧が100V、電流が数Aのものであり、そのプラス端子は接地されてグランド電位にあり、アノード電極55に接続されている。そして、直流電源57と並列に容量8800μFのコンデンサユニット58が設けられており、一方の端子は直流電源57のプラス端子側に接続され、他方の端子は直流電源57のマイナス端子側に接続されている。なお、コンデンサユニット58は容量2200μF、耐圧100Vのコンデンサが4個並列に接続されているものである。コンデンサユニット28は直流電源57によって随時蓄電されるが、その蓄電に約1秒かかるので、コンデンサユニット58からの放電を繰り返す場合の放電の周期は約1Hzである。   The arc DC power supply 57 has a voltage of 100 V and a current of several A, and its positive terminal is grounded and at the ground potential, and is connected to the anode electrode 55. A capacitor unit 58 having a capacity of 8800 μF is provided in parallel with the DC power supply 57, one terminal is connected to the plus terminal side of the DC power supply 57, and the other terminal is connected to the minus terminal side of the DC power supply 57. Yes. The capacitor unit 58 is a unit in which four capacitors having a capacity of 2200 μF and a withstand voltage of 100 V are connected in parallel. The capacitor unit 28 is charged at any time by the DC power source 57. Since the charging takes about 1 second, the discharge cycle when the discharge from the capacitor unit 58 is repeated is about 1 Hz.

そして脱気室10から搬送されてくる脱気の完了したカーボン粒子Pを収容している搬送容器61は、同軸型真空アーク蒸着源51の開口側の直下において、脱気室10の第1回転軸14と同様に構成されている第2回転軸24の上端部に支持される。すなわち、第2回転軸24は、第1回転軸14と同様、図示を省略した部材によって担持室20に取り付けられている第2固定台26を回転自在に貫通され、更に図示を省略した真空シール機構を介して担持室20の底部を大気側へ貫通されており、その下端部に回転駆動源25が連結されている。そして第2固定台26に取り付けた伸縮可能な支柱27に支持されている固定羽根28を搬送容器61の底面に近い深さに位置させ、回転駆動源25によって搬送容器61を回転させると収容されているカーボン粒子Pが固定羽根28によって撹拌される。   The transfer container 61 that stores the degassed carbon particles P transferred from the deaeration chamber 10 is rotated immediately below the opening side of the coaxial vacuum arc deposition source 51 in the first rotation of the deaeration chamber 10. It is supported by the upper end part of the 2nd rotating shaft 24 comprised similarly to the axis | shaft 14. FIG. That is, the second rotating shaft 24 is rotatably penetrated by a second fixing base 26 attached to the carrying chamber 20 by a member not shown in the drawing, similarly to the first rotating shaft 14, and further a vacuum seal not shown in the drawing. A bottom portion of the carrying chamber 20 is penetrated to the atmosphere side through a mechanism, and a rotational drive source 25 is connected to a lower end portion thereof. Then, the stationary blade 28 supported by the extendable column 27 attached to the second fixed base 26 is positioned at a depth close to the bottom surface of the transport container 61, and the transport container 61 is rotated by the rotation drive source 25. The carbon particles P are agitated by the fixed blades 28.

図4は図1に示した熱処理室30の概略的な縦断面図である。すなわち、熱処理室30は脱気室10と同様に構成されており、第3チャンバである熱処理室30には、熱処理室30内を真空排気するためのターボ分子ポンプ39Tが可変流量弁を介して取り付けられ、ターボ分子ポンプ39Tの排気側には弁を介してロータリポンプ39Rが取り付けられている。なお、図4では搬送容器61の搬入開口、搬出開口の図示は省略している。   FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of the heat treatment chamber 30 shown in FIG. That is, the heat treatment chamber 30 is configured in the same manner as the deaeration chamber 10, and in the heat treatment chamber 30 as the third chamber, a turbo molecular pump 39T for evacuating the heat treatment chamber 30 is provided via a variable flow valve. A rotary pump 39R is attached to the exhaust side of the turbo molecular pump 39T via a valve. In FIG. 4, the illustration of the carry-in opening and the carry-out opening of the transfer container 61 is omitted.

担持室20から熱処理室30内へ搬送されてくるカーボン粒子Pは、白金ナノ粒子を担持させた時の白金イオンの衝突による衝撃によって結晶性が低下しているが、そのカーボン粒子Pを熱処理して結晶性を回復させるための熱処理室用加熱源33が熱処理室30内の上部に設けられている。この結晶性の低下は約300℃で1時間程度の加熱を行うことによって回復することが分かっている。熱処理室用加熱源33は、加熱ランプ33aと熱線の反射板33bとが熱処理室30の天井部を貫通する吊下げ具33cによって取り付けられており、加熱ランプ33aは熱処理室30の外に設けられた電源と温度調節機構とを兼備するコントローラ33dに接続されている。   The carbon particles P transported from the support chamber 20 into the heat treatment chamber 30 are deteriorated in crystallinity due to the impact caused by the collision of platinum ions when the platinum nanoparticles are supported, but the carbon particles P are heat treated. A heat source 33 for heat treatment chamber for recovering the crystallinity is provided in the upper portion of the heat treatment chamber 30. It has been found that this decrease in crystallinity is recovered by heating at about 300 ° C. for about 1 hour. The heat source 33 for heat treatment chamber is provided with a heating lamp 33 a and a heat ray reflector 33 b attached by a suspending tool 33 c that penetrates the ceiling of the heat treatment chamber 30. The heat lamp 33 a is provided outside the heat treatment chamber 30. It is connected to a controller 33d having both a power source and a temperature control mechanism.

そして、熱処理室30内の底部には、熱処理室用加熱源33の直下へ搬入されてくる搬送容器61を上端部で支持する第3回転軸34が設けられており、第3固定台36に取り付けた伸縮可能な支柱37に支持された固定羽根38が搬送容器61の底面に近い位置まで挿入されていることは、脱気室10、担持室20の場合と同様である。そして第3回転軸34の下端部に連結されている回転駆動源35によって搬送容器61が回転されると、内部に収容されている白金ナノ粒子を担持したカーボン粒子Pが固定羽根38によって撹拌される。   The bottom of the heat treatment chamber 30 is provided with a third rotating shaft 34 that supports the transfer container 61 carried directly under the heat treatment chamber heating source 33 at its upper end. It is the same as in the case of the deaeration chamber 10 and the carrying chamber 20 that the fixed blade 38 supported by the attached stretchable support column 37 is inserted to a position close to the bottom surface of the transport container 61. When the transport container 61 is rotated by the rotational drive source 35 connected to the lower end of the third rotating shaft 34, the carbon particles P carrying platinum nanoparticles accommodated therein are stirred by the fixed blade 38. The

図5は図1に示した冷却室40における[5]−[5]線方向の概略的な縦断面図である。第4チャンバである冷却室40には、冷却室40内を真空排気するためのターボ分子ポンプ49Tが可変流量弁を介して取り付けられ、ターボ分子ポンプ49Tの排気側には弁を介してロータリポンプ49Rが取り付けられている。   FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view taken along the line [5]-[5] in the cooling chamber 40 shown in FIG. A turbo molecular pump 49T for evacuating the inside of the cooling chamber 40 is attached to the cooling chamber 40, which is the fourth chamber, via a variable flow valve, and a rotary pump is connected to the exhaust side of the turbo molecular pump 49T via a valve. 49R is attached.

図5に示すように、冷却室40内には図示を省略したレール上を走行する車輪44を備えた可動冷却台42が設けられており、熱処理室30から搬送されてくる搬送容器61は搬入開口40wから搬入され、可動冷却台42に設けた例えば支持板43A上に載置される。可動冷却台42に支持板43Aと43Bとを設けて2個の搬送容器61を載置し得るようにしているが、これはカーボン粒子Pの冷却に時間を要する場合には、可動冷却台42を移動させて支持板43Bを搬入開口40wの正面に位置させ、次のバッチの搬送容器61’を載置させるためである。   As shown in FIG. 5, the cooling chamber 40 is provided with a movable cooling table 42 having wheels 44 that run on rails (not shown), and the transfer container 61 transferred from the heat treatment chamber 30 is loaded. It is carried in from the opening 40w and placed on, for example, the support plate 43A provided on the movable cooling table 42. Support plates 43A and 43B are provided on the movable cooling table 42 so that the two transfer containers 61 can be placed thereon. However, when the cooling of the carbon particles P takes time, the movable cooling table 42 is provided. This is because the support plate 43B is positioned in front of the carry-in opening 40w and the transport container 61 ′ of the next batch is placed.

そして既に簡単に上述した搬送容器61の搬送機構であるが、図1を参照して、脱気室10に取り付けられており、脱気室10内で第1回転軸14の上端部に支持されている搬送容器61を下流の担持室20へ搬送し、その第2回転軸24の上端部に支持させる筒状の第1搬送機構12のほか、担持室20に設けられている第2搬送機構22、熱処理室30に設けられている第3搬送機構32は全て同様に構成されているので、脱気室10の第1搬送機構12について以下に説明し、他の搬送機構についての説明は省略する。   The transport mechanism of the transport container 61 already briefly described above is attached to the deaeration chamber 10 with reference to FIG. 1 and supported by the upper end portion of the first rotating shaft 14 in the deaeration chamber 10. In addition to the cylindrical first transport mechanism 12 that transports the transport container 61 to the downstream support chamber 20 and supports it on the upper end portion of the second rotation shaft 24, the second transport mechanism provided in the support chamber 20 22 and the third transfer mechanism 32 provided in the heat treatment chamber 30 are all configured in the same manner. Therefore, the first transfer mechanism 12 of the deaeration chamber 10 will be described below, and the description of the other transfer mechanisms will be omitted. To do.

図6Aは図2において搬送容器61が脱気室10の第1回転軸14の上端部に支持されている部分を拡大して示す部分縦断面図である。すなわち、搬送容器61と第1固定台16との間へ第1搬送機構12の内包ロッド12Rの先端に取り付けたフォーク12Fが挿入されつつある状態を示す。図6Bはフォーク12Fの面のレベルで見た平面図であり、搬送容器61の底面を二点鎖線で示しているが、第1固定台16の図示は省略している。搬送容器61の底板には第1回転軸14の上端部を嵌入させる嵌入穴62がキー溝62wと共に設けられており、その嵌入穴62へ第1回転軸14のキー14kを設けた上端部が嵌入されて搬送容器61を支持している。そして、第1回転軸14を挟んでフォーク12Fを挿入した後、第1搬送機構12の取付部12Sを操作して第1搬送機構12と内包ロッド12Rを上方へ移動させることにより、搬送容器61はフォーク12に支持されて一点鎖線で示す位置まで上昇されて第1回転軸14の先端から浮いた高さ位置となる。搬送容器61をその高さ位置まで持ち上げてから、第1搬送機構12の内包ロッド12Rによって搬送容器61を担持室20の第2回転軸24の直上まで搬送し、続いて下降させることにより、搬送容器61を第2回転軸24の上端部に支持させることができる。その後、内包ロッド12Rは搬送容器61の直下から脱気室10へ引き戻される。   6A is a partial vertical cross-sectional view showing, in an enlarged manner, a portion where the transport container 61 is supported by the upper end portion of the first rotating shaft 14 of the deaeration chamber 10 in FIG. That is, a state in which the fork 12F attached to the tip of the inclusion rod 12R of the first transport mechanism 12 is being inserted between the transport container 61 and the first fixed base 16 is shown. FIG. 6B is a plan view seen at the level of the surface of the fork 12F, and the bottom surface of the transport container 61 is indicated by a two-dot chain line, but the first fixed base 16 is not shown. The bottom plate of the transport container 61 is provided with a fitting hole 62 for fitting the upper end portion of the first rotating shaft 14 together with the key groove 62w, and the upper end portion where the key 14k of the first rotating shaft 14 is provided in the fitting hole 62. The carrier container 61 is supported by being inserted. Then, after inserting the fork 12F with the first rotating shaft 14 in between, the mounting portion 12S of the first transport mechanism 12 is operated to move the first transport mechanism 12 and the inclusion rod 12R upward, thereby conveying the transport container 61. Is supported by the fork 12 and raised to the position indicated by the alternate long and short dash line, and becomes a height position floating from the tip of the first rotating shaft 14. After the transport container 61 is lifted to its height position, the transport container 61 is transported to the position directly above the second rotating shaft 24 of the carrier chamber 20 by the inclusion rod 12R of the first transport mechanism 12, and then transported by lowering the transport container 61. The container 61 can be supported on the upper end portion of the second rotation shaft 24. Thereafter, the inclusion rod 12 </ b> R is pulled back to the deaeration chamber 10 from directly below the transfer container 61.

本実施例の同軸型真空アーク蒸発源51を備えた触媒用ナノ粒子担持装置1は以上のように構成されるが、次にその作用を説明する。なお図1において、脱気室10には、搬入扉11からカーボン粒子Pを収容した搬送容器61が搬入されて第1回転軸14の上端部に支持されており、固定羽根18は搬送容器61のカーボン粒子P内にあって、搬入扉11は閉じられており、かつ脱気室10、担持室20、熱処理室30、冷却室40は、各室の間のゲート扉9A、9B、9Cが閉じられて既に真空排気され、要すれば不活性ガスが導入されて、真空度は1×10-5Pa以下に維持されているものとする。また、担持室20の固定羽根28、熱処理室30の第3回転軸28は回転を停止されて退避位置にあり、脱気室用加源源13、熱処理室用加熱源33は作動状態にあり、担持室20の同軸型真空アーク蒸発源51は作動を開始できる状態にあるものとする。 The catalyst nanoparticle supporting apparatus 1 having the coaxial vacuum arc evaporation source 51 of the present embodiment is configured as described above. Next, the operation thereof will be described. In FIG. 1, a transport container 61 containing carbon particles P is carried into the deaeration chamber 10 from the carry-in door 11 and supported by the upper end portion of the first rotating shaft 14. The carry-in door 11 is closed, and the deaeration chamber 10, the support chamber 20, the heat treatment chamber 30, and the cooling chamber 40 have gate doors 9A, 9B, and 9C between the chambers. It is assumed that it is closed and already evacuated, inert gas is introduced if necessary, and the degree of vacuum is maintained at 1 × 10 −5 Pa or less. Further, the stationary blade 28 of the support chamber 20 and the third rotating shaft 28 of the heat treatment chamber 30 are stopped from being rotated, and the degassing chamber source 13 and the heat treatment chamber heating source 33 are in an operating state. It is assumed that the coaxial vacuum arc evaporation source 51 of the carrying chamber 20 is ready to start operation.

この状態において、図2を参照し、脱気室10内で第1回転軸14によって搬送容器61を回転させると、収容されているカーボン粒子Pは固定羽根18が挿入されていることによって撹拌されるが、その状態で脱気室用加熱源13の加熱ランプ13aによって、真空下に150℃〜200℃の温度に加熱する。従ってカーボン粒子Pに吸着している水分は蒸発し真空排気される。真空度が1.3×10-3Pa以下になれば水分の脱着が完了したと判断されて、固定羽根18を一点鎖線で示す退避位置へ上昇させ、 第1回転軸14の回転を停止する。続いて図1に示すゲート扉9Aを開けると共に、図6に示すように、第1搬送機構12の内包ロッド12Rの先端のフォーク12Fを搬送容器61と第1固定台16との間に挿入して、搬送容器61を持ち上げて第1回転軸14の先端から浮かせ、その状態で下流の担持室20へ搬送し、第2回転軸24の上端部に搬送容器61を支持させる。その後は内包ロッド12Rを脱気室10へ引き戻し、ゲート扉9Aを閉じる。 In this state, referring to FIG. 2, when the transport container 61 is rotated by the first rotating shaft 14 in the deaeration chamber 10, the stored carbon particles P are agitated by inserting the fixed blades 18. However, in this state, the heating lamp 13a of the heat source 13 for the deaeration chamber is heated to a temperature of 150 ° C. to 200 ° C. under vacuum. Accordingly, the moisture adsorbed on the carbon particles P is evaporated and evacuated. If the degree of vacuum is 1.3 × 10 −3 Pa or less, it is determined that the desorption of moisture is completed, the fixed blade 18 is raised to the retracted position indicated by the alternate long and short dash line, and the rotation of the first rotating shaft 14 is stopped. . Subsequently, the gate door 9A shown in FIG. 1 is opened, and the fork 12F at the tip of the inner rod 12R of the first transport mechanism 12 is inserted between the transport container 61 and the first fixed base 16 as shown in FIG. Then, the transport container 61 is lifted and floated from the tip of the first rotation shaft 14, and transported to the downstream holding chamber 20 in this state, and the transport container 61 is supported on the upper end portion of the second rotation shaft 24. Thereafter, the inclusion rod 12R is pulled back to the deaeration chamber 10, and the gate door 9A is closed.

担持室20においては、図3を参照し、第2回転軸24を回転させ、退避位置にある固定羽根28を搬送容器61の底面近くまで下降させてカーボン粒子Pの撹拌を開始すると共に、同軸型真空アーク蒸発源51を起動して、カーボン粒子Pの表面に白金ナノ粒子を担持させる。先ず、トリガ電源56からトリガ電極54へ電圧3.4kVのパルス電圧を出力してカソード電極52の下端とトリガ電極54の下端との間の最短距離の部分である絶縁碍子53の下端面に沿面放電、すなわちトリガ放電を生起させる。コンデンサユニット58はアーク用直流電源57によって随時に蓄電されているので、上記トリガ放電に誘起されて、カソード電極52とアノード電極55との間にアーク放電が発生する。   In the carrying chamber 20, referring to FIG. 3, the second rotating shaft 24 is rotated, the fixed blade 28 in the retracted position is lowered to the vicinity of the bottom surface of the transfer container 61, and stirring of the carbon particles P is started. The type vacuum arc evaporation source 51 is activated to carry platinum nanoparticles on the surface of the carbon particles P. First, a pulse voltage of 3.4 kV is output from the trigger power source 56 to the trigger electrode 54 and creeps along the lower end surface of the insulator 53 which is the shortest distance between the lower end of the cathode electrode 52 and the lower end of the trigger electrode 54. Discharge, that is, trigger discharge is caused. Since the capacitor unit 58 is charged at any time by the DC power source 57 for arc, it is induced by the trigger discharge and arc discharge is generated between the cathode electrode 52 and the anode electrode 55.

すなわち、コンデンサユニット28に蓄電されている電荷が真空アーク放電され、カソード電極22へ多量のアーク電流(2000A〜5000A)が200μsec〜550μsecの間に流入する。このアーク電流によって、カソード電極22の下端の近傍にはプラズマが形成され、かつカソード電極22を構成している白金は下端面が部分的に溶融されて蒸発するが、蒸発した白金はプラズマ内へ放出されることからプラズマ化されて電子と白金イオンに解離される。   That is, the electric charge stored in the capacitor unit 28 is subjected to vacuum arc discharge, and a large amount of arc current (2000 A to 5000 A) flows into the cathode electrode 22 during 200 μsec to 550 μsec. Due to this arc current, plasma is formed in the vicinity of the lower end of the cathode electrode 22, and platinum constituting the cathode electrode 22 is partially melted at the lower end surface to evaporate, but the evaporated platinum enters the plasma. Since it is emitted, it is turned into plasma and dissociated into electrons and platinum ions.

この時、アーク電流がカソード電極22内を流れることにより、カソード電極22を中心にして同心円状に磁場が形成される。従って、カソード電極22から放出された電子と白金イオンは磁場からローレンツ力を受ける。そして電子はローレンツ力によって、(電荷/質量)比が大きい原子状の白金イオンはローレンツ力および電子との間のクーロン力によって、カソード電極22の軸心方向へ加速されて飛翔し、撹拌容器31内で撹拌されているカーボン粒子Pの表面に衝突して付着し凝集する。その結果、カーボン粒子Pの表面に白金ナノ粒子(粒子径1nm〜10nm)が形成され担持される。   At this time, an arc current flows in the cathode electrode 22, thereby forming a magnetic field concentrically around the cathode electrode 22. Therefore, the electrons and platinum ions emitted from the cathode electrode 22 are subjected to Lorentz force from the magnetic field. The electrons are accelerated by the Lorentz force, and atomic platinum ions having a large (charge / mass) ratio are accelerated in the axial direction of the cathode electrode 22 by the Lorentz force and the Coulomb force between the electrons and fly. It collides with and adheres to the surface of the carbon particles P stirred inside. As a result, platinum nanoparticles (particle diameter: 1 nm to 10 nm) are formed and supported on the surface of the carbon particles P.

担持操作が完了すると、図3に示した固定羽根28を退避位置へ上昇させ、第2回転軸14の回転を停止する。そして、図1に示したゲート扉9Bを開けると共に、脱気室10におけると同様、第2搬送機構22の内包ロッドによって搬送容器61を持ち上げて第2回転軸24の先端から浮かせ、下流の熱処理室30へ搬送して第3回転軸34の上端部に搬送容器61を支持させる。その後、内包ロッドを担持室20へ引き戻し、ゲート扉9Bを閉じる。   When the carrying operation is completed, the fixed blade 28 shown in FIG. 3 is raised to the retracted position, and the rotation of the second rotating shaft 14 is stopped. Then, the gate door 9B shown in FIG. 1 is opened, and as in the deaeration chamber 10, the transfer container 61 is lifted by the inclusion rod of the second transfer mechanism 22 and floated from the tip of the second rotating shaft 24, and downstream heat treatment is performed. The transport container 61 is supported by the upper end of the third rotating shaft 34 by transporting to the chamber 30. Thereafter, the inclusion rod is pulled back to the carrying chamber 20, and the gate door 9B is closed.

熱処理室30においては、図4を参照し、第3回転軸34を回転させ、退避位置にある固定羽根38を搬送容器61の底面近くまで下降させて白金ナノ粒子を担持させたカーボン粒子Pの撹拌を開始すると共に、熱処理室用加熱源33の加熱ランプ33aによって真空下に加熱する。すなわち、担持室20での白金イオンが衝突したことにより、担体であるカーボン粒子Pの表層部分の結晶性がダメージを受けて導電性が低下しているが、その結晶性を回復させるために、白金ナノ粒子を担持しているカーボン粒子Pを350℃〜600℃の温度範囲で20min〜30minの熱処理を行う。   In the heat treatment chamber 30, referring to FIG. 4, the third rotating shaft 34 is rotated, and the stationary blade 38 in the retracted position is lowered to the vicinity of the bottom surface of the transport container 61 to support the carbon particles P carrying platinum nanoparticles. While stirring is started, the heat lamp 33a of the heat source 33 for heat treatment chamber is heated under vacuum. That is, due to the collision of platinum ions in the support chamber 20, the crystallinity of the surface layer portion of the carbon particles P as a carrier is damaged and the conductivity is reduced, but in order to recover the crystallinity, The carbon particles P carrying the platinum nanoparticles are heat-treated at a temperature range of 350 ° C. to 600 ° C. for 20 minutes to 30 minutes.

熱処理が終わると、固定羽根38を退避位置へ上昇させて第3回転軸14の回転を停止する。そして図1に示したゲート扉9Cを開けると共に、脱気室10におけると同様に、第3搬送機構32の内包ロッドによって搬送容器61を持ち上げて第3回転軸34の先端から浮かせ、下流の冷却室40へ搬送して、図5に示す冷却室40の搬入開口40wの正面に位置する可動冷却台42の例えば支持板43A上に搬送容器61を載置する。その後内包ロッドを熱処理室30へ引き戻し、ゲート扉9Cを閉じる。   When the heat treatment is finished, the fixed blade 38 is raised to the retracted position, and the rotation of the third rotating shaft 14 is stopped. Then, the gate door 9C shown in FIG. 1 is opened, and similarly to the deaeration chamber 10, the transfer container 61 is lifted by the inclusion rod of the third transfer mechanism 32 and floated from the tip of the third rotating shaft 34, and the downstream cooling is performed. The conveyance container 61 is mounted on the support plate 43A of the movable cooling stand 42 located in front of the carry-in opening 40w of the cooling chamber 40 shown in FIG. Thereafter, the inclusion rod is pulled back to the heat treatment chamber 30, and the gate door 9C is closed.

冷却室40においては、搬送容器61に収容されている白金ナノ粒子を担持したカーボン粒子Pを室温まで放冷する。その間、可動冷却台42を移動して支持板43Bを搬入開口40wの正面に位置させ、後続の搬送容器61’の搬入に待機する。そして、搬送容器61内の白金ナノ粒子を担持したカーボン粒子Pの冷却が完了すると、一例として不図示の導入管から不活性ガスまたは大気を導入して冷却室40内を大気圧にした後、搬送容器61を搬出扉41Aから搬出することができる。 これ以外の搬出方法であってもよいことは言うまでもない。グローブボックス50はアルゴン・ガスの雰囲気になっており、搬送容器61に密封できる蓋を被せて大気中へ取り出す。   In the cooling chamber 40, the carbon particles P carrying platinum nanoparticles contained in the transfer container 61 are allowed to cool to room temperature. Meanwhile, the movable cooling table 42 is moved so that the support plate 43B is positioned in front of the carry-in opening 40w and waits for the carry-in of the subsequent transfer container 61 '. Then, when the cooling of the carbon particles P carrying the platinum nanoparticles in the transport container 61 is completed, as an example, after introducing an inert gas or air from an introduction pipe (not shown) to bring the inside of the cooling chamber 40 to atmospheric pressure, The transport container 61 can be carried out from the carry-out door 41A. Needless to say, other methods of carrying out may be used. The glove box 50 is in an atmosphere of argon gas, and the carrier container 61 is covered with a sealable lid and taken out to the atmosphere.

以上、本発明の同軸型真空アーク蒸発源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置を実施例によって説明したが、勿論、本発明は本実施例に限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。   As described above, the catalyst nanoparticle supporting apparatus provided with the coaxial vacuum arc evaporation source of the present invention has been described by way of example, but of course, the present invention is not limited to this example, and the technical idea of the present invention is not limited thereto. Various modifications are possible based on this.

例えば本実施例においては、担持室20の同軸型真空アーク蒸発源51におけるカソード電極52を白金からなるものとしたが、アノード電極55との間で発生するアーク放電によって白金が溶融し蒸発する部分は白金であることを要するものの、図3において、カソード電極52の上端部を白金以外の金属で構成してもよい。   For example, in this embodiment, the cathode electrode 52 in the coaxial vacuum arc evaporation source 51 of the holding chamber 20 is made of platinum, but the portion where platinum is melted and evaporated by arc discharge generated between the cathode electrode 52 and the anode electrode 55. In FIG. 3, the upper end portion of the cathode electrode 52 may be made of a metal other than platinum.

また本実施例においては、例えば脱気室10における搬送容器61の支持部材として第1回転軸14を例示し、第1回転軸14の上端部で直接に支持する場合を例示したが、回転軸14で回転可能とした支持部材で搬送容器61を支持するようにしてもよい。上記は何れも搬送容器61を回転させ、搬送容器61の内部に設けた固定羽根18によってカーボン粒子Pを撹拌するものであるが、搬送容器61、または搬送容器61を支持する支持部材を回転させることなく、搬送容器61内のカーボン粒子Pを撹拌機によって撹拌するものとしてもよい。このことは、担持室20、熱処理室30においても同様である。   Further, in this embodiment, for example, the first rotating shaft 14 is illustrated as a support member of the transfer container 61 in the deaeration chamber 10 and is directly supported by the upper end portion of the first rotating shaft 14. The transport container 61 may be supported by a support member that can be rotated at 14. In any of the above, the transport container 61 is rotated, and the carbon particles P are agitated by the fixed blades 18 provided inside the transport container 61. However, the transport container 61 or a support member that supports the transport container 61 is rotated. It is good also as what stirs the carbon particle P in the conveyance container 61 with a stirrer, without it. The same applies to the loading chamber 20 and the heat treatment chamber 30.

また本実施例においては、例えば脱気室10において、搬送容器61を第1搬送機構12の内包ロッド12Rによって担持室20へ搬送する場合を例示したが、それ以外の搬送手段、例えばレール上を走行する自走式車両によって搬送容器61を搬送してもよく、搬送容器61の搬送手段は限定されない。なおレールを敷設する場合には、ゲート扉9A、9B、9Cでは部分的にレールを欠落させるので、自走式車両はそのようなレールを走行し得るように車輪の配置についての配慮を要する。   In the present embodiment, for example, in the deaeration chamber 10, the transfer container 61 is transferred to the carrier chamber 20 by the inclusion rod 12 </ b> R of the first transfer mechanism 12, but other transfer means such as a rail is used. The transport container 61 may be transported by a traveling self-propelled vehicle, and the transport means of the transport container 61 is not limited. In the case of laying rails, the gate doors 9A, 9B, and 9C partially lose the rails, so that the self-propelled vehicle needs to consider the arrangement of wheels so that it can travel on such rails.

また本実施例においては、例えば脱気室10において、第1回転軸14の上端部に支持されている搬送容器61を第1回転軸14の上端から浮かせるために、取付部12Sは第1搬送機構12を内包ロッド12Rと共に上下および左右の方向へ位置調整することが可能なものとしたが、第1回転軸14を回転駆動源15と共に上下および左右の方向へ移動可能なものとしてもよい。   In the present embodiment, for example, in the deaeration chamber 10, the attachment portion 12 </ b> S is used for the first transfer in order to lift the transfer container 61 supported by the upper end of the first rotation shaft 14 from the upper end of the first rotation shaft 14. Although the mechanism 12 can be adjusted in the vertical and horizontal directions together with the inclusion rod 12R, the first rotary shaft 14 may be movable in the vertical and horizontal directions together with the rotational drive source 15.

また本実施例においては、冷却室40におけるカーボン粒子Pの冷却を真空下に放冷して行ったが、真空下の輻射による冷却ではなく、不活性ガスを導入して不活性ガスの対流による冷却としてもよく、また冷却した不活性ガスを吹き付けて冷却するようにしてもよい。   In the present embodiment, the cooling of the carbon particles P in the cooling chamber 40 was performed by cooling under vacuum, but instead of cooling by radiation under vacuum, an inert gas was introduced and convection of the inert gas was performed. It is good also as cooling, and you may make it cool by spraying the cooled inert gas.

実施例の同軸型真空アーク蒸発源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置における脱 気室、担持室、熱処理室、冷却室の配置を示す平面図である。It is a top view which shows arrangement | positioning of the deaeration chamber, a support chamber, a heat processing chamber, and a cooling chamber in the nanoparticle support apparatus for catalysts provided with the coaxial vacuum arc evaporation source of the Example. 脱気室の断面図である。It is sectional drawing of a deaeration chamber. 担持室の断面図である。It is sectional drawing of a carrying chamber. 熱処理室の断面図である。It is sectional drawing of a heat processing chamber. 冷却室の断面図である。It is sectional drawing of a cooling chamber. 脱気室の第1回転軸による搬送容器の支持部分と、第1搬送機構の内包ロッド の作用を示す図である。It is a figure which shows the effect | action of the support part of the conveyance container by the 1st rotating shaft of a deaeration chamber, and the inclusion rod of a 1st conveyance mechanism.

符号の説明Explanation of symbols

1 触媒用ナノ粒子担持装置、
9A、9B、9C ゲート扉、 10 脱気室、
11 搬入扉、 12 第1搬送機構、
12R 内包ロッド、 12S 取付部、
13 脱気室用加熱源、 13a 加熱ランプ、
13b 熱線反射板、 13d コントローラ、
14 第1回転軸、 14k キー、
16 第1固定台、 17 支柱、
18 固定羽根、 19R ロータリポンプ、
19T ターボ分子ポンプ、 20 担持室、
22 第2搬送機構、 24 第2回転軸、
30 熱処理室、 32 第3搬送機構、
33 熱処理室用加熱源、 34 第3回転軸、
40 冷却室、 41A、41B 搬出扉、
42 可動冷却台、 43A、43B 支持板、
44 車輪、 50 グローブボックス
51 同軸型真空アーク蒸発源、 52 カソード電極、
53 絶縁碍子、 54 トリガ電極、
55 アノード電極、 56 トリガ電源、
57 アーク用直流電源、 58 コンデンサユニット、
61 搬送容器、 62 嵌入穴、
62w キー溝、
1 catalyst nanoparticle support device,
9A, 9B, 9C Gate door, 10 Deaeration chamber,
11 carry-in door, 12 first transport mechanism,
12R inclusion rod, 12S mounting part,
13 Heat source for deaeration chamber, 13a Heating lamp,
13b heat ray reflector, 13d controller,
14 1st rotation axis, 14k key,
16 first fixed base, 17 struts,
18 fixed blade, 19R rotary pump,
19T turbo molecular pump, 20 loading chamber,
22 second transport mechanism, 24 second rotating shaft,
30 heat treatment chamber, 32 third transfer mechanism,
33 heat source for heat treatment chamber, 34 third rotating shaft,
40 Cooling chamber, 41A, 41B Unloading door,
42 movable cooling stand, 43A, 43B support plate,
44 wheels, 50 glove box 51 coaxial vacuum arc evaporation source, 52 cathode electrode,
53 Insulator, 54 Trigger electrode,
55 anode electrode, 56 trigger power supply,
57 DC power supply for arc, 58 capacitor unit,
61 transport container, 62 insertion hole,
62w keyway,

Claims (4)

第1チャンバであり、粒子状担体を収容した搬送容器の搬入扉を備え、前記第1チャンバ内の底部には搬入される前記搬送容器を支持する第1支持部材を備えており、該第1支持部材に支持されている前記搬送容器内の前記粒子状担体に吸着されている水分を脱着させる脱気室と、
第2チャンバであり、該第2チャンバ内の上部に、活性金属を要素とする円柱状のカソード電極と、該カソード電極の外周面に接して同軸に設けられた円筒状の絶縁碍子と、該絶縁碍子の外周面に接して同軸に設けられたトリガ電極と、前記トリガ電極の外周面から所定の間隔をあけて同軸に設けられた円筒状で一端側が前記第2チャンバ内に開口され他端側が前記カソード電極と離隔した位置で閉じられたアノード電極とからなる同軸型真空アーク蒸着源を備え、前記第2チャンバ内の底部には前記同軸型真空アーク蒸着源の開口側と対向する位置へ搬送されてくる前記搬送容器を支持する第2支持部材を備えており、前記同軸型真空アーク蒸着源から前記活性金属を蒸発させ、前記第2支持部材に支持されている前記搬送容器内の前記粒子状担体の表面に活性金属ナノ粒子を形成して担持させる担持室と、
第3チャンバであり、該第3チャンバ内に第3チャンバ用加熱源を備え、前記第3チャンバ内の底部には前記第3チャンバ用加熱源の下方へ搬送されてくる前記搬送容器を支持する第3支持部材を備えており、該第3支持部材に支持されている前記搬送容器内の前記活性金属ナノ粒子が担持された前記粒子状担体を熱処理する熱処理室と、
第4チャンバであり、該第4チャンバ内へ搬送されてくる前記搬送容器を載置して収容されている前記活性金属ナノ粒子が担持された前記粒子状担体を冷却し前記搬送容器の場所を移動させ得る可動冷却台および前記搬送容器の搬出扉が設けられている冷却室とが、各室の間にそれぞれゲート扉を介して順に接続されており、
かつ前記脱気室には前記第1支持部材に支持されている前記搬送容器を前記担持室内の前記第2支持部材へ搬送する第1搬送機構が設けられ、前記担持室には前記第2支持部材に支持されている前記搬送容器を前記熱処理室内の前記第3支持部材へ搬送する第2搬送機構が設けられ、前記熱処理室には前記第3支持部材に支持されている前記搬送容器を前記冷却室の前記可動冷却台へ搬送する第3搬送機構が設けられていることを特徴とする同軸型真空アーク蒸着源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置。
The first chamber is provided with a carrying-in door for a carrying container that contains the particulate carrier, and a first support member that supports the carrying container to be carried is provided at the bottom of the first chamber. A deaeration chamber for desorbing moisture adsorbed on the particulate carrier in the transport container supported by a support member;
A columnar cathode electrode having an active metal as an element, a cylindrical insulator provided coaxially in contact with the outer peripheral surface of the cathode electrode, and an upper portion in the second chamber; A trigger electrode coaxially provided in contact with the outer peripheral surface of the insulator and a cylindrical shape coaxially provided at a predetermined interval from the outer peripheral surface of the trigger electrode, one end side being opened in the second chamber and the other end A coaxial vacuum arc deposition source having an anode electrode closed at a position spaced apart from the cathode electrode, and at the bottom of the second chamber to a position facing the opening side of the coaxial vacuum arc deposition source A second support member for supporting the transport container to be transported; evaporating the active metal from the coaxial vacuum arc deposition source; and the transport container supported by the second support member in the transport container grain A bearing chamber to be supported to form an active metal nanoparticles on the surface of the Jo carrier,
A third chamber, and a third chamber heating source is provided in the third chamber, and the bottom of the third chamber supports the transport container transported below the third chamber heat source. A heat treatment chamber comprising a third support member, and heat-treating the particulate carrier carrying the active metal nanoparticles in the transport container supported by the third support member;
A fourth chamber that cools the particulate carrier on which the active metal nanoparticles supported by the transport container transported into the fourth chamber is placed; A movable cooling stand that can be moved and a cooling chamber provided with a carry-out door of the transfer container are connected in sequence between each chamber via a gate door,
The deaeration chamber is provided with a first transfer mechanism for transferring the transfer container supported by the first support member to the second support member in the support chamber, and the support chamber has the second support. A second transport mechanism configured to transport the transport container supported by a member to the third support member in the heat treatment chamber, wherein the heat treatment chamber includes the transport container supported by the third support member; A catalyst nanoparticle supporting apparatus having a coaxial vacuum arc deposition source, wherein a third transport mechanism for transporting to the movable cooling table in the cooling chamber is provided.
前記脱気室おける前記第1支持部材、前記担持室における前記第2支持部材、および前記熱処理室における第3支持部材が何れも回転軸であり、前記搬送容器の底面側を前記回転軸の上端部で着脱可能に支持しており、前記回転軸によって前記搬送容器が回転されることにより、収容されている前記粒子状担体が撹拌されるように構成されている請求項1に記載の同軸型真空アーク蒸着源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置。   The first support member in the deaeration chamber, the second support member in the carrying chamber, and the third support member in the heat treatment chamber are all rotating shafts, and the bottom surface side of the transfer container is the upper end of the rotating shaft. The coaxial type according to claim 1, wherein the particulate carrier is agitated by rotating the transport container by the rotating shaft so that the particulate carrier is agitated. Catalyst nanoparticle support device equipped with a vacuum arc evaporation source. 前記第1チャンバである前記脱気室内の底部へ搬入され支持される前記搬送容器内の前記粒子状担体を加熱するための第1チャンバ用加熱源が前記第1チャンバ内に設けられている請求項1または請求項2に記載の同軸型真空アーク蒸着源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置。   A heating source for a first chamber for heating the particulate carrier in the transport container that is carried into and supported by the bottom of the deaeration chamber, which is the first chamber, is provided in the first chamber. A catalyst nanoparticle support apparatus comprising the coaxial vacuum arc deposition source according to claim 1 or 2. 前記第4チャンバに、前記搬出扉を囲って、グローブボックスが接続されている請求項1から請求項3までの何れかに記載の同軸型真空アーク蒸着源を備えた触媒用ナノ粒子担持装置。   The catalyst nanoparticle supporting apparatus comprising the coaxial vacuum arc evaporation source according to any one of claims 1 to 3, wherein a glove box is connected to the fourth chamber so as to surround the carry-out door.
JP2007157536A 2007-06-14 2007-06-14 Nanoparticle support device for catalyst with coaxial vacuum arc evaporation source Active JP4958649B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007157536A JP4958649B2 (en) 2007-06-14 2007-06-14 Nanoparticle support device for catalyst with coaxial vacuum arc evaporation source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007157536A JP4958649B2 (en) 2007-06-14 2007-06-14 Nanoparticle support device for catalyst with coaxial vacuum arc evaporation source

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008307473A JP2008307473A (en) 2008-12-25
JP4958649B2 true JP4958649B2 (en) 2012-06-20

Family

ID=40235579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007157536A Active JP4958649B2 (en) 2007-06-14 2007-06-14 Nanoparticle support device for catalyst with coaxial vacuum arc evaporation source

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4958649B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6452297B2 (en) * 2014-03-24 2019-01-16 アドバンス理工株式会社 Fine particle forming device
CN112871170A (en) * 2019-11-29 2021-06-01 肖松涛 Catalyst, preparation method and application thereof

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62247839A (en) * 1986-04-18 1987-10-28 Res Dev Corp Of Japan Method and device for producing ultra-fine particles catalyst
JP2000008159A (en) * 1998-06-19 2000-01-11 Ulvac Corp Vapor deposition device using coaxial type vacuum arc vapor depositing source
JP4587523B2 (en) * 2000-05-02 2010-11-24 株式会社アルバック Method for manufacturing plasma display device
JP4452029B2 (en) * 2003-03-24 2010-04-21 株式会社アルバック Magnesium oxide film forming method and atmospheric return type in-line vacuum deposition apparatus
CN101973546B (en) * 2003-09-26 2012-09-05 3M创新有限公司 Method for oxidizing carbon monoxide
JP2007179963A (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Kasatani:Kk Manufacturing method of catalyst for fuel cell, and method for carrying catalyst
JP2007317488A (en) * 2006-05-25 2007-12-06 Ulvac Japan Ltd Method and device for manufacturing plasma display panel

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008307473A (en) 2008-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4999167B2 (en) Nanoparticle loading method using coaxial vacuum arc deposition source
KR20090086298A (en) Carbon nanotube forming apparatus and carbon nanotube forming method
JPWO2007139086A1 (en) Carbon nanotube growth substrate, carbon nanotube growth method, carbon nanotube growth catalyst particle size control method, and carbon nanotube diameter control method
WO2012002532A1 (en) Multi-chamber heat treatment device
JP4958649B2 (en) Nanoparticle support device for catalyst with coaxial vacuum arc evaporation source
JP5693249B2 (en) Method for producing alloy fine particles
JP2008308750A (en) Method and apparatus for producing fine-particle film using coaxial type vacuum-arc vapor deposition source
WO2013058383A1 (en) Porous material including carbon nanohorns and use thereof
JP2008095163A (en) Method of forming nanometal particle and method of forming nanometal thin film, and method of controlling size of nanometal particle
JP4837409B2 (en) Nanoparticle production method
JP5008434B2 (en) Powder stirring mechanism, method for producing metal fine particle-supported powder, and catalyst for fuel cell
JP5191691B2 (en) Method for producing catalyst material
JP2007063615A (en) Method for forming lithium or lithium alloy thin film
JP6161053B2 (en) Vapor deposition source and fine particle forming device
JP2009285644A (en) Manufacturing method of catalyst material and vacuum arc evaporation device
JP5604234B2 (en) Fine particle forming apparatus and method thereof
JP5139002B2 (en) Fine particle carrying method and fine particle carrying device
JP2007314391A (en) Substrate for growth of carbon nanotube and fabrication process for carbon nanotube using the same
JP2004335667A (en) Surface treatment apparatus
JP2011060430A (en) Ionization sputtering vacuum pump
KR20210039825A (en) An apparatus for depositing a substrate and a deposition system having the same
JP5017017B2 (en) Nanoparticle carrying device and coaxial carrying method with coaxial vacuum arc deposition source
JP7518690B2 (en) Plasma gun, film forming device, and negative ion generating device
JP5016976B2 (en) Method for producing fine particle film
CN114855139B (en) Processing device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100129

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110802

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: 20120228

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: 20120319

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150330

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4958649

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250