JP5541283B2 - ナノカーボン材料の分離方法、及び分離装置 - Google Patents
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Description
本発明は、日本国特許出願:特願2009−148861号(2009年6月23日出願)の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明はナノカーボン材料の分離方法、及び分離装置に関する。
前述したように、例えば、ナノカーボン材料の一種である単層カーボンナノチューブには半導体性と金属性のそれぞれ異なる性質を持つ単層カーボンナノチューブが統計的に2:1の割合で含まれている。これは、電子材料として利用した場合、特性の低下といった問題の原因となる。例えば、TFT用の半導体膜の材料として単層カーボンナノチューブを用いた場合、金属的な性質を持つ単層カーボンナノチューブによって、短絡やOn/Off性能の低下といった性能の低下が生じる。
(実施例1)
分散溶媒として非イオン性界面活性剤であるBrij700を1wt%溶解した重水溶液を用い、この溶液に対して、単層カーボンナノチューブ(HiPCO;Unidym社製)を単分散した試料溶液を調整した。この溶液調製には、単層カーボンナノチューブを1mg/mLとなるように界面活性剤重水溶液へとHorn型超音波破砕器(出力300W、1時間)を用いて超音波処理を行い、その後、分散溶液中の単分散単層カーボンナノチューブのみを分取した。単分散化単層カーボンナノチューブのみを分取するために、59000rpm、1.5時間の超遠心分離を行い、上澄み70%を分取して単層カーボンナノチューブ単分散溶液とした。
ナノカーボン分散溶液として非イオン性界面活性剤であるBrij700を分散剤として用いた重水溶液に単層カーボンナノチューブ(HiPCO;Unidym社製)を単分散化した。また、保持溶液にはBrij700を0.5wt%溶解した重水溶液を用いた。
ナノカーボン分散溶液として非イオン性界面活性剤であるBrij700を分散剤として用いた水溶液に単層カーボンナノチューブ(HiPCO;Unidym社製)を単分散化した。また、保持溶液にはBrij700を1wt%溶解した水溶液を用いた。
なお、上記の特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。
201、202 電極(部)
203 電気泳動流路
204 重力方向
205 導入口
300 電気泳動槽(装置)
301、302 電極(部)
303 泳動流路
304 導入口
305 回転方向
401 電荷q1を持つナノカーボンミセル
402 電荷q2を持つナノカーボンミセル
403 電荷q3を持つナノカーボンミセル
404 電荷q1を持つナノカーボンミセルに生じた電磁気力(の方向と大きさ)
405 電荷q2を持つナノカーボンミセルに生じた電磁気力(の方向と大きさ)
406 電荷q3を持つナノカーボンミセルに生じた電磁気力(の方向と大きさ)
407 各ナノカーボンミセルに掛かる浮力(の方向と大きさ)
408 電荷q1を持つナノカーボンミセルに生じた駆動力(の方向と大きさ)
409 電荷q2を持つナノカーボンミセルに生じた駆動力(の方向と大きさ)
410 電荷q3を持つナノカーボンミセルに生じた駆動力(の方向と大きさ)
500 電気泳動槽(装置)
501 重力方向
502 泳動流路
503 保持溶液層
504 保持溶液液面
505 ナノチューブ分散溶液層
506、507 電極(部)
1000 電気泳動槽(装置)
1001 重力方向
1002 泳動流路
1003 保持溶液層
1004 ナノチューブ分散溶液層
1005、1006 電極(部)
1100 電気泳動槽(装置)
1101 保持溶液領域
1102、1104 電極(部)
1103 ナノチューブ分散溶液領域
Claims (23)
- 異なる複数の電荷を持つナノカーボンミセル群に分散した、ナノカーボン材料の分散溶液と、該ナノカーボン材料と異なる比重を持つ保持溶液とを、電気泳動槽内に所定の方向に積層して導入配置する工程と、
該積層して導入配置した分散溶液と保持溶液に、直列方向に直流電圧を印加することにより、該ナノカーボンミセル群を2以上のナノカーボンミセル群に分離する工程と、
を含むことを特徴とするナノカーボン材料分離方法。 - 前記分散溶液と保持溶液とを積層して導入配置する工程は、
前記保持溶液及び前記分散溶液を調製する工程と、
該保持溶液を前記電気泳動槽内へ導入する工程と、
次いで該分散溶液を該電気泳動槽内へ導入する工程と、からなることを特徴とする、請求項1に記載の分離方法。 - 前記所定の方向は、重力方向又は遠心力方向と平行方向であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の分離方法。
- 前記保持溶液及び分散溶液は、それぞれが水、重水、有機溶媒又はイオン液体のいずれかを溶媒成分とすることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一に記載の分離方法。
- 前記保持溶液及び分散溶液は、それぞれさらに分散補助剤としての界面活性剤を含むことを特徴とする、請求項4に記載の分離方法。
- 前記ナノカーボン材料が多層カーボンナノチューブであることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一に記載の分離方法。
- 前記ナノカーボン材料が2層カーボンナノチューブであることを特徴とする、請求項6に記載の分離方法。
- 前記ナノカーボン材料が単層カーボンナノチューブであることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一に記載の分離方法。
- 前記ナノカーボンミセル群が、半導体性を持つ単層カーボンナノチューブを包含するミセル群と、金属性を持つ単層カーボンナノチューブを包含するミセル群と、により構成されていることを特徴とする、請求項8に記載の分離方法。
- 前記電気泳動槽の電極数が2個により構成されていることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一に記載の分離方法。
- 前記分散溶液を前記保持溶液の上層と最上部電極の間へ導入することを特徴とする、請求項2〜10のいずれか一に記載の分離方法。
- 前記分散溶液を前記保持溶液の下層と最下部電極の間へ導入することを特徴とする、請求項2〜10のいずれか一に記載の分離方法。
- 前記分散溶液を最上部電極と最下部電極の間にある保持溶液中へ導入することを特徴とする、請求項2〜10のいずれか一に記載の分離方法。
- 電気泳動流路部と、
該電気泳動流路部に、異なる複数の電荷を持つナノカーボンミセル群が分散したナノカーボン材料の分散溶液と該ナノカーボン材料と異なる比重を持つ保持溶液とを積層して導入配置できるように配置される導入口部と、
該積層して導入配置した分散溶液と保持溶液に、直列方向に直流電圧を印加するための、少なくとも2つの対向電極部と、
を含むことを特徴とする、ナノカーボン材料分離装置。 - 前記電気泳動流路部の少なくとも一部が重力方向又は遠心力方向と平行に配置されていることを特徴とする、請求項14に記載の分離装置。
- 前記ナノカーボン材料が多層カーボンナノチューブである請求項14又は15に記載の分離装置。
- 前記ナノカーボン材料が2層カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項16に記載の分離装置。
- 前記ナノカーボン材料が単層カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項14又は15に記載の分離装置。
- 前記ナノカーボンミセル群が、半導体性を持つ単層カーボンナノチューブを包含するミセル群と、金属性を持つ単層カーボンナノチューブを包含するミセル群と、により構成されていることを特徴とする、請求項18に記載の分離装置。
- 前記対向電極部は2個の対向する電極により構成されていることを特徴とする、請求項14〜19のいずれか一に記載の分離装置。
- 前記導入口部は、分散溶液を保持溶液の上層と最上部電極の間へ導入するように配置されることを特徴とする請求項14〜20のいずれか一に記載の分離装置。
- 前記導入口部は、分散溶液を保持溶液の下層と最下部電極の間へ導入するように配置されることを特徴とする請求項14〜20のいずれか一に記載の分離装置。
- 前記導入口部は、分散溶液を最上部電極と最下部電極の間である保持溶液中へ導入するように配置されることを特徴とする請求項14〜20のいずれか一に記載の分離装置。
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