JP6852801B2

JP6852801B2 - ナノカーボン分離装置、ナノカーボンの分離方法、ナノカーボンの回収方法

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Publication number: JP6852801B2
Application number: JP2019547823A
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Inventors: 和紀井原; 眞由美小坂; 亮太弓削; 秀昭沼田; 二瓶　史行; 史行二瓶
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Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2021-03-31
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Description

本発明は、ナノカーボン分離装置、ナノカーボンの分離方法およびナノカーボンの回収方法に関する。

単層カーボンナノチューブは、高い電子移動度を持ち、その機械的特性、電気的特性、化学的特性等から様々な分野への適用が期待されている。単層カーボンナノチューブは、半導体性と金属性の異なる性質を持つ材料が２：１の割合で含まれる混合物として合成されるため、工業的に応用するためには、性質毎に高純度かつ速やかに分離を行う必要がある。

単層カーボンナノチューブの混合物を分離する方法としては、例えば、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、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、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、を含むナノカーボン材料分離方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、単層カーボンナノチューブを非イオン性界面活性剤溶液中へ分散した単層カーボンナノチューブ含有ミセル分散溶液に対して縦型に設置された分離槽内で直流電圧を印加し、各ミセルが全体として正電荷を有する金属性単層カーボンナノチューブの濃縮されている単層カーボンナノチューブ含有ミセル分散液層と、各ミセルが全体としては極めて弱い電荷しか有しない半導体性単層カーボンナノチューブ含有ミセル分散液の層との、少なくとも２層に分離する工程を有する単層カーボンナノチューブ分離方法であって、直流電圧が、分離槽の上部に設置された陰極と、下部設置された陽極とにより印加され、電界の方向が重力方向と平行で上方に向いている単層カーボンナノチューブ分離方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許第５５４１２８３号公報特許第５７１７２３３号公報

しかしながら、特許文献１および２に記載の分離方法では、一度に多量の単層カーボンナノチューブの混合物を分離するために、分離槽の直径を拡大すると、直径の拡大に伴って、分離槽内において、単層カーボンナノチューブを含む分散液の対流等による擾乱が生じて、分離に時間を要するという課題があった。

本発明は、ナノカーボンの混合物の分離において、分離効率を向上させる、または分離に要する時間を短縮する、ナノカーボン分離装置、ナノカーボンの分離方法およびナノカーボンの回収方法を提供することを目的とする。

本発明のナノカーボン分離装置は、ナノカーボンを含む分散液を収容する分離槽と、前記分離槽内の上部に設けられた第１の電極と、前記分離槽内の下部に設けられた第２の電極と、前記分離槽内にて前記第１の電極と前記第２の電極の間に設けられた区画部材と、を備え、前記区画部材は、前記分離槽を複数の領域に区画する。

本発明のナノカーボンの分離方法は、本発明のナノカーボン分離装置を用いたナノカーボンの分離方法であって、前記分離槽にナノカーボンを含む分散液を注入する工程と、前記第１の電極と前記第２の電極に直流電圧を印加し、前記分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程と、を有する。

本発明のナノカーボンの回収方法は、本発明のナノカーボン分離装置を用いたナノカーボンの回収方法であって、前記ナノカーボン分離装置による分離操作が終了した後、前記分離槽から前記分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブまたは半導体型ナノカーボンを回収する。

本発明によれば、ナノカーボンの混合物の分離において、分離効率を向上させることができる。または、本発明によれば、性質の異なるナノカーボンの分離において、分離に要する時間を短縮することができる。

第１の実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図の一例である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図の他の例である。本発明のナノカーボンの分離方法を示すフローチャートである。第２の実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。第３のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。第４の実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。第５の実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。第６の実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。

本発明のナノカーボン分離装置、ナノカーボンの分離方法およびナノカーボンの回収方法の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

［第１の実施形態］
（ナノカーボン分離装置）
図１は、本実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。
本実施形態のナノカーボン分離装置１０は、分離槽（電気泳動槽）１１と、分離槽１１内の上部に設けられた第１の電極１２と、分離槽１１内の下部に設けられた第２の電極１３と、分離槽１１内にて第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の高さ方向に沿って延在するように設けられた区画部材１４と、を備える。
区画部材１４は、分離槽１１を複数の領域に区画する。区画部材１４は、壁部１４Ａを有する。壁部１４Ａが分離槽１１の上下方向に延在している。区画部材１４は、複数の壁部１４Ａを有していてもよい。

第１の電極１２は、分離槽１１内にて、その高さ方向の上方（分離槽１１内にて、その高さの半分より上の領域、分離槽１１の内底面１１ａとは反対側の領域）に配置されている。
第２の電極１３は、分離槽１１内にて、その高さ方向の下方（分離槽１１内にて、その高さの半分より下の領域、分離槽１１の内底面１１ａ側の領域）に配置されている。
本実施形態のナノカーボン分離装置１０において、例えば、第１の電極１２が陰極、第２の電極１３が陽極である。この場合、第１の電極１２と第２の電極１３に直流電圧を印加すると、電界の向きが分離槽１１の下方から上方へ向かう。

分離槽１１は、ナノカーボンを含む分散液（以下、「ナノカーボンの分散液」という。）３０を収容可能な空間を有する。分離槽１１は、無担体電気泳動により、収容したナノカーボンの分散液３０に分散した、ナノカーボンの分離を行うためのものである。分離槽１１は、ナノカーボンの分散液３０を収容できるものであれば、その形状や大きさは特に限定されない。

分離槽１１は、中空管形状を有する容器である。分離槽１１は、上端に開口を有する。分離槽１１の下端は閉じられており、容器の底になっている。

分離槽１１の材質は、ナノカーボンの分散液３０に対して安定であり、かつ絶縁性の材質であれば特に限定されない。分離槽１１の材質としては、例えば、ガラス、石英、アクリル樹脂等が挙げられる。

第１の電極１２および第２の電極１３としては、無担体電気泳動法に用いることができ、ナノカーボンの分散液３０に対して安定なものであれば特に限定されない。第１の電極１２および第２の電極１３としては、例えば、白金電極等が挙げられる。

第１の電極１２および第２の電極１３の構造は、特に限定されず、分離槽１１内において、区画部材１４によって区画される領域の形状や大きさに応じて適宜選択される。第１の電極１２の構造は、区画部材１４の上部に配置され、かつ分離槽２０内において、区画部材１４の上端の全域に拡がるように配置されるものであれば特に限定されない。第２の電極１３の構造としては、区画部材１４の下部に配置され、かつ分離槽２０内において、区画部材１４の下端の全域に拡がるように配置されるものであれば特に限定されない。第１の電極１２および第２の電極１３の構造としては、例えば、分離槽１１の平面視において、円環状、円板状、棒状等が挙げられる。また、第１の電極１２および第２の電極１３の構造としては、多数の微細孔が均質に設けられた多孔板状が挙げられる。図１には、円板状の第１の電極１２および第２の電極１３を示す。

区画部材１４は、分離槽１１の上下方向に延在する板状部材１５からなり、分離槽１１内に板状部材１５が複数設置されている。また、複数の板状部材１５が、図１に示すように、分離槽１１の水平方向に沿って並べられている。これにより、区画部材１４によって、分離槽１１内が複数の領域に区画されている。板状部材１５は、一方の主面１５ａを有する。

板状部材１５は、分離槽１１内における第１の電極１２と第２の電極１３の間の領域にて、その領域の高さ方向のほぼ全域にわたって延在することが好ましい。
板状部材１５の大きさ（一方の主面１５ａの面積）は、特に限定されないが、分離槽１１内に板状部材１５を配置した場合に、板状部材１５の一方の側面１５ｂおよび一方の側面１５ｂと反対側の側面が分離槽１１の内側面１１ｂ近傍に配置される程度であることが好ましい。
板状部材１５の厚さは、特に限定されないが、分離槽１１の大きさや分離槽１１内に配置する板状部材１５の数等に応じて適宜調整される。

板状部材１５同士の分離槽１１の水平方向における間隔は、特に限定されず、分離槽１１内に収容されるナノカーボンの分散液３０の量（体積）に応じて適宜設定される。また、板状部材１５の数は、特に限定されず、分離槽１１内に収容されるナノカーボンの分散液３０の量（体積）に応じて適宜設定される。

板状部材１５の材質は、ナノカーボンの分散液３０に対して安定であり、かつ絶縁性の材質であれば特に限定されない。板状部材１５の材質としては、例えば、ガラス、石英、アクリル樹脂等が挙げられる。

本実施形態のナノカーボン分離装置１０は、分離槽１１内にナノカーボンの分散液３０を注入する注入口（図示略）を備えていてもよい。注入口は、分離槽１１にて、その高さ方向の上方（分離槽１１にて、その高さの半分より上の領域、分離槽１１の内底面１１ａとは反対側の領域）に設けられていてもよい。分離槽１１の上端を開口部１１ｃとした場合、その開口部１１ｃが、分離槽１１内にナノカーボンの分散液３０を注入する注入口であってもよい。また、分離槽１１の上部からナノカーボンの分散液３０を吸引し、ナノカーボンの分散液３０を回収する場合、分離槽１１の上端を開口部１１ｃが、分離槽１１からナノカーボンの分散液３０を回収する回収口を兼ねていてもよい。

また、図２に示すように、ナノカーボン分離装置１０は、分離槽１１の下端に、分離槽１１の内底面１１ａに連通する注入／回収口１６を備えていてもよい。注入／回収口１６は、分離槽１１にナノカーボンの分散液３０を注入、および、分離槽１１からナノカーボンの分散液３０を回収するために用いられる。また、注入／回収口１６は、すり合わせを有する回転式のコック１７等の密閉構造を備えていてもよい。

分離槽１１のうち、内底面１１ａをなし、注入／回収口１６と連通する部分は、注入／回収口１６側に向かうに従って次第に幅（径）が小さくなるテーパ形状をなしている。分離槽１１の内底面１１ａがテーパ形状をなすことにより、分離槽１１の内のナノカーボンの分散液３０を、円滑に回収することができる。

分離槽１１の底部の注入／回収口１６を介して、例えば、ペリスタポンプ等を用いて静かにナノカーボンの分散液３０の注入、および、回収を行うことにより、注入／回収時に、液面の変化に合わせて注入／回収口を移動させる必要がなく、分離槽１１内部の液相界面を乱すことなく、注入／回収操作を行うことができる。また、分離槽１１を高容量化した場合に、長い注入／回収ノズルを用意する必要もなく、非常に合理的である。

また、図３に示すように、ナノカーボン分離装置１０は、分離槽１１とは別に、分離槽１１の上部からナノカーボンの分散液３０を吸引し、ナノカーボンの分散液３０を回収する吸引装置２０を備えていてもよい。吸引装置２０は、分離槽１１内からナノカーボンの分散液３０を吸引するために、マイクロシリンジ等からなる吸引管２１を備えている。吸引管２１は、吸引装置２０の本体から分離槽１１内の任意の位置まで延出している。

また、後述するナノカーボン分離装置１０を用いた、ナノカーボンの分離方法において、分離槽１１内に温度勾配が生じると、分離槽１１内にてナノカーボンの分散液３０の対流現象が生じることがある。その結果、ナノカーボンの分散液３０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを安定に分離することができなくなる。そこで、ナノカーボン分離装置１０は、分離槽１１内のナノカーボンの分散液３０の温度を一定に保つための温度調節手段を備えることが好ましい。温度調節手段としては、特に限定されず、容器内に収容された液体の温度を一定に保つことができるものであれば、例えば、水冷ジャケットの装着等、いかなる手段でも用いることができる。

本実施形態のナノカーボン分離装置１０では、第１の電極１２が陰極、第２の電極１３が陽極である場合を例示したが、本実施形態のナノカーボン分離装置１０はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボン分離装置１０にあっては、第１の電極１２が陽極、第２の電極１３が陰極であってもよい。

本実施形態のナノカーボン分離装置１０によれば、第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の板状部材１５からなる区画部材１４を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液３０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、分離槽１１内にて、ナノカーボンの分散液３０に水平方向の流れが生じて、ナノカーボンの分散液３０の対流等による擾乱が生じることを抑制できる。したがって、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。よって、純度が高い金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを得ることができる。

（ナノカーボンの分離方法）
図１〜図４を用いて、ナノカーボン分離装置１０を用いた、ナノカーボンの分離方法を説明するとともに、ナノカーボン分離装置１０の作用を説明する。
図４は、本実施形態のナノカーボンの分離方法を示すフローチャートである。

本実施形態のナノカーボンの分離方法は、分離槽１１にナノカーボンの分散液３０を注入する工程（以下、「注入工程」という。）と、第１の電極１２と第２の電極１３に直流電圧を印加し、ナノカーボンの分散液３０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程（以下、「分離工程」という。）と、を有する。

本実施形態のナノカーボンの分離方法において、ナノカーボンとは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノツイス卜、グラフェン、フラーレン等の主に炭素から構成される炭素材料を意味する。本実施形態のナノカーボンの分離方法では、ナノカーボンとして単層カーボンナノチューブが分散した分散液から、半導体型単層カーボンナノチューブと、金属型単層カーボンナノチューブと、を分離する場合について詳述する。

単層カーボンナノチューブは、チューブの直径、巻き方によって金属型と半導体型という２つの異なる性質に分かれることが知られている。従来の製造方法を用いて単層カーボンナノチューブを合成すると、金属的な性質を有する金属型単層カーボンナノチューブと半導体的な性質を有する半導体型単層カーボンナノチューブが統計的に１：２の割合で含まれる単層カーボンナノチューブの混合物が得られる。

単層カーボンナノチューブの混合物は、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブとを含むものであれば特に制限されない。また、本実施形態における単層カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ単体であってもよいし、一部の炭素が任意の官能基で置換された単層カーボンナノチューブや、任意の官能基で修飾された単層カーボンナノチューブであってもよい。

まず、単層カーボンナノチューブの混合物が、界面活性剤とともに分散媒に分散した単層カーボンナノチューブ分散液を調製する。

分散媒としては、単層カーボンナノチューブの混合物を分散させることができるものであれば特に限定されない。分散媒としては、例えば、水、重水、有機溶媒、イオン液体等が挙げられる。これらの分散媒の中でも、単層カーボンナノチューブが変質しないことから、水または重水が好適に用いられる。

界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤等が用いられる。単層カーボンナノチューブにナトリウムイオン等のイオン性の不純物が混入することを防ぐためには、非イオン性界面活性剤を用いることが好ましい。

非イオン性界面活性剤としては、イオン化しない親水性部位とアルキル鎖等の疎水性部位とを有する非イオン性界面活性剤が用いられる。このような非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系に代表されるポリエチレングリコール構造を有する非イオン性界面活性剤が挙げられる。
このような非イオン性界面活性剤としては、下記式（１）で表わされるポリオキシエチレンアルキルエーテルが好適に用いられる。
Ｃ_ｎＨ_２ｎ（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｍＯＨ（１）
（但し、ｎ＝１２〜１８、ｍ＝２０〜１００である。）

上記式（１）で表わされるポリオキシエチレンアルキルエーテルとしては、例えば、ポリオキシエチレン（２３）ラウリルエーテル（商品名：ＢｒｉｊＬ２３、シグマアルドリッチ社製）、ポリオキシエチレン（２０）セチルエーテル（商品名：ＢｒｉｊＣ２０、シグマアルドリッチ社製）、ポリオキシエチレン（２０）ステアリルエーテル（商品名：ＢｒｉｊＳ２０、シグマアルドリッチ社製）、ポリオキシエチレン（２０）オレイルエーテル（商品名：ＢｒｉｊＯ２０、シグマアルドリッチ社製）、ポリオキシエチレン（１００）ステアリルエーテル（商品名：ＢｒｉｊＳ１００、シグマアルドリッチ社製）等が挙げられる。

非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアラート（分子式：Ｃ_６４Ｈ_１２６Ｏ_２６、商品名：Ｔｗｅｅｎ６０、シグマアルドリッチ社製）、ポリオキシエチレンソルビタントリオレアート（分子式：Ｃ_２４Ｈ_４４Ｏ_６、商品名：Ｔｗｅｅｎ８５、シグマアルドリッチ社製）、オクチルフェノールエトキシレート（分子式：Ｃ_１４Ｈ_２２Ｏ（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）_ｎ、ｎ＝１〜１０、商品名：ＴｒｉｔｏｎＸ−１００、シグマアルドリッチ社製）、ポリオキシエチレン（４０）イソオクチルフェニルエーテル（分子式：Ｃ_８Ｈ_１７Ｃ_６Ｈ_４０（ＣＨ_２ＣＨ_２０）_４０Ｈ、商品名：ＴｒｉｔｏｎＸ−４０５、シグマアルドリッチ社製）、ポロキサマー（分子式：Ｃ_５Ｈ_１０Ｏ_２、商品名：Ｐｌｕｒｏｎｉｃ、シグマアルドリッチ社製）、ポリビニルピロリドン（分子式：（Ｃ_６Ｈ_９ＮＯ）_ｎ、ｎ＝５〜１００、シグマアルドリッチ社製）等を用いることもできる。

単層カーボンナノチューブ分散液における非イオン性界面活性剤の含有量は、０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であることが好ましく、０．５ｗｔ％以上２ｗｔ％以下であることがより好ましい。
非イオン性界面活性剤の含有量が０．１ｗｔ％以上であれば、無担体電気泳動法によって、分離槽１１内にて、単層カーボンナノチューブ分散液のｐＨ勾配を形成することができる。一方、非イオン性界面活性剤の含有量が５ｗｔ％以下であれば、単層カーボンナノチューブ分散液の粘度が高くなり過ぎることがなく、無担体電気泳動法によって容易に、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離することができる。

単層カーボンナノチューブ分散液における単層カーボンナノチューブの含有量は、１μｇ／ｍＬ以上１００μｇ／ｍＬ以下であることが好ましく、５μｇ／ｍＬ以上４０μｇ／ｍＬ以下であることがより好ましい。
単層カーボンナノチューブの含有量が上記の範囲であれば、無担体電気泳動法によって容易に、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離することができる。

単層カーボンナノチューブ分散液を調製する方法としては、特に限定されず、公知の方法が用いられる。例えば、単層カーボンナノチューブの混合物と界面活性剤を含む分散媒の混合液を超音波処理して、分散媒に、単層カーボンナノチューブの混合物を分散させる方法が挙げられる。この超音波処理により、凝集していた金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブが充分に分離し、単層カーボンナノチューブ分散液は、分散媒に金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブが均一に分散したものとなる。したがって、後述する無担体電気泳動法により、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離し易くなる。なお、超音波処理により分散しなかった金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブは、超遠心分離により分離、除去することが好ましい。

次いで、注入工程にて、上述のように調製した単層カーボンナノチューブ分散液を、分離槽１１に注入する（ＳＴ１）。
また、分離槽１１に単層カーボンナノチューブ分散液を注入することにより、単層カーボンナノチューブ分散液に第１の電極１２と第２の電極１３が接する。本実施形態では、単層カーボンナノチューブ分散液に第１の電極１２と第２の電極１３を浸漬した。

次いで、分離工程にて、無担体電気泳動法により、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離する（ＳＴ２）。

第１の電極１２と第２の電極１３に、所定時間（例えば、１時間〜２４時間）、直流電圧を印加することにより、分離槽１１内にて、電界を形成する。具体的には、電界の向きが分離槽１１の下方から上方へ向かうように電界を形成する。この電界と、単層カーボンナノチューブの電荷とにより生じる電気泳動力により、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる単層カーボンナノチューブの混合物が、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブとに分離される。

非イオン性界面活性剤を含む単層カーボンナノチューブ分散液中では、金属型単層カーボンナノチューブが正電荷を有し、半導体型単層カーボンナノチューブが極めて弱い負電荷を有する。

したがって、第１の電極１２と第２の電極１３に直流電圧を印加すると、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる単層カーボンナノチューブの混合物のうち、金属型単層カーボンナノチューブが第１の電極１２（陰極）側に移動し、半導体型単層カーボンナノチューブが第２の電極１３（陽極）側に移動する。その結果として、単層カーボンナノチューブ分散液は、相対的に金属型単層カーボンナノチューブの含有量が多い分散液相（以下、「分散液相Ａ」という。）と、相対的に半導体型単層カーボンナノチューブの含有量が多い分散液相（以下、「分散液相Ｂ」という。）と、分散液相Ａと分散液相Ｂの間に形成され、相対的に金属型単層カーボンナノチューブおよび半導体型単層カーボンナノチューブの含有量が少ない分散液相（以下、「分散液相Ｃ」という。）との３相に相分離する。

本実施形態では、第１の電極１２側に分散液相Ａが形成され、第２の電極１３側に分散液相Ｂが形成される。

第１の電極１２と第２の電極１３に印加する直流電圧は、特に限定されず、第１の電極１２と第２の電極１３との間の距離や単層カーボンナノチューブ分散液における単層カーボンナノチューブの混合物の含有量等に応じて適宜調整される。

単層カーボンナノチューブ分散液の分散媒として、水または重水を用いた場合、第１の電極１２と第２の電極１３に印加する直流電圧を、０Ｖより大きく、１０００Ｖ以下の間の任意の値とする。

例えば、第１の電極１２と第２の電極１３の距離（電極間距離）が３０ｃｍである場合、第１の電極１２と第２の電極１３に印加する直流電圧は、１５Ｖ以上４５０Ｖ以下であることが好ましく、３０Ｖ以上３００Ｖ以下であることがより好ましい。
第１の電極１２と第２の電極１３に印加する直流電圧が１５Ｖ以上であれば、分離槽１１内にて、単層カーボンナノチューブ分散液のｐＨ勾配を形成して、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離することができる。一方、第１の電極１２と第２の電極１３に印加する直流電圧が４５０Ｖ以下であれば、水または重水の電気分解による影響を抑えられる。

また、第１の電極１２と第２の電極１３に直流電圧を印加したとき、第１の電極１２と第２の電極１３の間の電界は、０．５Ｖ／ｃｍ以上１５Ｖ／ｃｍ以下であることが好ましく、１Ｖ／ｃｍ以上１０Ｖ／ｃｍ以下であることがより好ましい。
第１の電極１２と第２の電極１３の間の電界が０．５Ｖ／ｃｍ以上であれば、分離槽１１内にて、単層カーボンナノチューブ分散液のｐＨ勾配を形成して、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離することができる。一方、第１の電極１２と第２の電極１３の間の電界が１５Ｖ／ｃｍ以下であれば、水または重水の電気分解による影響を抑えられる。

ところで、無担体電気泳動法により、単層カーボンナノチューブの混合物の分離を開始すると、単層カーボンナノチューブが、分離槽１１の高さ方向に沿って移動する。また、単層カーボンナノチューブは、分離槽１１の高さ方向と垂直な方向（水平方向）にも移動する。この単層カーボンナノチューブの移動により、単層カーボンナノチューブ分散液に、分離槽１１内に水平方向の流れが生じる。分離槽１１内に水平方向の流れが生じると、単層カーボンナノチューブ分散液を分散液相Ａと分散液相Ｂに相分離するための時間が長くなる。特に、分離槽１１の容積が大きくなるに伴って、分離槽１１の内径が拡大した場合、相分離に要する時間が長くなる。そこで、本実施形態のナノカーボンの分離方法では、分離槽１１内に、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の板状部材１５からなる区画部材１４を設けて、分離槽１１内を複数の領域に区画している。これにより、分離工程において、無担体電気泳動法によって、分離槽１１内にて、単層カーボンナノチューブ分散液を相分離する際、分離槽１１内に水平方向の流れが生じるのを抑制することができる。その結果、内径が大きな分離槽１１を用いた場合にも、単層カーボンナノチューブ分散液を分散液相Ａと分散液相Ｂに相分離する効率や速度を向上させることができる。

本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の板状部材１５からなる区画部材１４を設けることにより、分離槽１１内に水平方向の流れが生じるのを抑制することができる。この結果、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを迅速かつ効率的に分離することができる。よって、純度が高い金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを得ることができる。

なお、本実施形態のナノカーボンの分離方法では、単層カーボンナノチューブの混合物を、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離する場合を例示したが、本実施形態のナノカーボンの分離方法はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボンの分離方法は、例えば、分離槽１１内にて、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離した後、目的の性質を有する単層カーボンナノチューブのみを回収する、単層カーボンナノチューブの精製方法として行ってもよい。

（ナノカーボンの回収方法）
本実施形態のナノカーボンの回収方法は、本実施形態のナノカーボン分離装置１０を用いたナノカーボンの回収方法であって、本実施形態のナノカーボン分離装置１０を用いたナノカーボンの分離方法による分離操作が終了した後、分離槽１１から、分離した分散液相Ａと分散液相Ｂとをそれぞれ回収（分取）する。

回収方法は、特に限定されず、分散液相Ａと分散液相Ｂが拡散混合しない方法であればいかなる方法であってもよい。
本実施形態のナノカーボンの回収方法では、回収方法としては、例えば、次のような２つの方法が用いられる。

回収方法としては、例えば、図２に示すように、ナノカーボン分離装置１０に設けられた、回転式のコック１７を有する注入／回収口１６を用いる方法が挙げられる。
この回収方法では、第１の電極１２と第２の電極１３に直流電圧を印加したまま、コック１７を回転させて、分離槽１１と注入／回収口１６を連通させ、注入／回収口１６から分散液相Ｂの単層カーボンナノチューブ分散液を連続的に排出し、半導体型単層カーボンナノチューブの含有量が多い単層カーボンナノチューブ分散液を回収する。続いて、注入／回収口１６から分散液相Ｃの単層カーボンナノチューブ分散液を連続的に排出した後、注入／回収口１６から分散液相Ａの単層カーボンナノチューブ分散液を連続的に排出し、金属型単層カーボンナノチューブの含有量が多い単層カーボンナノチューブ分散液を回収する。

回収方法としては、例えば、図３に示すように、分離槽１１とは別に設けられた吸引装置２０を用いる方法が挙げられる。
この回収方法では、第１の電極１２と第２の電極１３への直流電圧の印加を止め、分離槽１１の上部から、マイクロシリンジ等からなる吸引管２１により、それぞれの分散液相から、その分散液相をかき乱さないように、単層カーボンナノチューブ分散液を少量ずつ吸引する。

回収した単層カーボンナノチューブ分散液を、再び、分離槽１１に収容し、上述と同様にして、無担体電気泳動法により、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離する操作を繰り返し実施することにより、純度が高い金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを得ることができる。

回収した分散液の分離効率は、顕微Ｒａｍａｎ分光分析法（ＲａｄｉａｌＢｒｅａｔｈｉｎｇＭｏｄｅ（ＲＢＭ）領域のＲａｍａｎスペクトルの変化、Ｂｒｅｉｔ−Ｗｉｇｎｅｒ−Ｆａｎｏ（ＢＷＦ）領域のＲａｍａｎスペクトル形状の変化）、および紫外可視近赤外吸光光度分析法（吸収スペクトルのピーク形状の変化）等の手法により評価することができる。また、単層カーボンナノチューブの電気的特性について評価することによっても、分散液の分離効率を評価することができる。例えば、電界効果トランジスタを作製して、そのトランジスタ特性を測定することによって、分散液の分離効率を評価することができる。

本実施形態のナノカーボンの回収方法によれば、本実施形態のナノカーボンの分離方法による分離操作が終了した後、分離槽１１から、分離した金属型単層カーボンナノチューブまたは半導体型単層カーボンナノチューブを効率的に回収することができる。

［第２の実施形態］
（ナノカーボン分離装置）
図５は、本実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。
なお、図５において、図１に示した第１の実施形態のナノカーボン分離装置と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態のナノカーボン分離装置１００は、分離槽（電気泳動槽）１１と、分離槽１１内の上部に設けられた第１の電極１２と、分離槽１１内の下部に設けられた第２の電極１３と、分離槽１１内にて第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の高さ方向に沿って延在するように設けられた区画部材１０１と、を備える。
区画部材１０１は、分離槽１１を複数の領域に区画する。区画部材１０１は、壁部１０１Ａを有する。壁部１０１Ａが分離槽１１の上下方向に延在している。区画部材１０１は、複数の壁部１０１Ａを有していてもよい。

区画部材１０１は、図５に示すように、分離槽１１の水平方向に沿って並べられ、複数の板状部材１０２である。板状部材１０２は、分離槽１１の上下方向に延在する。
区画部材１０１は、分離槽１１の高さ方向において上下に分割されている。言い換えれば、板状部材１０２は、分離槽１１の高さ方向において上下に２分割された第１の板状部材１０３と第２の板状部材１０４とから構成されている。すなわち、第１の板状部材１０３と第２の板状部材１０４は、分離槽１１の高さ方向において、同一面上に配置されている。第１の板状部材１０３は分離槽１１内の上部に設けられ、第２の板状部材１０４は分離槽１１内の下部に設けられている。板状部材１０２を分割する位置、すなわち、第１の板状部材１０３と第２の板状部材１０４における分離槽１１の高さ方向の長さは、特に限定されず、無担体電気泳動法によって分離槽１１内に形成される分散液相Ａと分散液相Ｂの高さ等に応じて適宜設定される。また、第１の板状部材１０３と第２の板状部材１０４の分離槽１１の高さ方向における間隔は、特に限定されず、無担体電気泳動法によって分離槽１１内に形成される分散液相Ａと分散液相Ｂの高さ等に応じて適宜設定される。

第１の板状部材１０３は、一方の主面１０３ａを有する。
第２の板状部材１０４は、一方の主面１０４ａを有する。
これにより、区画部材１０１によって、分離槽１１内が複数の領域に区画されている。

板状部材１０２は、第１の板状部材１０３と第２の板状部材１０４を１組とすることが好ましい。板状部材１０２は、分離槽１１内における第１の電極１２と第２の電極１３の間の領域にて、その領域の高さ方向のほぼ全域にわたって延在することが好ましい。
第１の板状部材１０３の大きさ（一方の主面１０３ａの面積）および第２の板状部材１０４の大きさ（一方の主面１０４ａの面積、一方の主面１０４ａと反対側の主面の面積）は、特に限定されない。しかし、分離槽１１内に第１の板状部材１０３を配置した場合に、第１の板状部材１０３の一方の側面１０３ｂおよび一方の側面１０３ｂと反対側の側面が、分離槽１１の内側面１１ｂ近傍に配置されることが好ましい。同様に、分離槽１１内に第２の板状部材１０４を配置した場合に、第２の板状部材１０４の一方の側面１０４ｂおよび一方の側面１０４ｂと反対側の側面が分離槽１１の内側面１１ｂ近傍に配置される程度であることが好ましい。
第１の板状部材１０３および第２の板状部材１０４の厚さは、特に限定されないが、分離槽１１の大きさや分離槽１１内に配置する、第１の板状部材１０３および第２の板状部材１０４の数等に応じて適宜調整される。

板状部材１０２同士の分離槽１１の水平方向における間隔は、特に限定されず、分離槽１１内に収容されるナノカーボンの分散液３０の量（体積）に応じて適宜設定される。また、板状部材１０２の数は、特に限定されず、分離槽１１内に収容されるナノカーボンの分散液３０の量（体積）に応じて適宜設定される。

板状部材１０２の材質は、ナノカーボンの分散液３０に対して安定であり、かつ絶縁性の材質であれば特に限定されない。板状部材１０２の材質としては、例えば、ガラス、石英、アクリル樹脂等が挙げられる。

本実施形態のナノカーボン分離装置１００は、第１の実施形態と同様に、分離槽１１内にナノカーボンの分散液３０を注入する注入口（図示略）を備えていてもよい。

本実施形態のナノカーボン分離装置１００は、第１の実施形態と同様に、図２に示すように、分離槽１１の下端に分離槽１１にナノカーボンの分散液３０を注入、および、分離槽１１からナノカーボンの分散液３０を回収するための注入／回収口１６を備えていてもよい。注入／回収口１６は、すり合わせを有する回転式のコック１７を備えていてもよい。

本実施形態のナノカーボン分離装置１００は、第１の実施形態と同様に、図３に示すように、分離槽１１とは別に、分離槽１１の上部からナノカーボンの分散液３０を吸引する吸引装置２０を備えていてもよい。

本実施形態のナノカーボン分離装置１００は、第１の実施形態と同様に、分離槽１１内のナノカーボンの分散液３０の温度を一定に保つための温度調節手段を備えることが好ましい。

本実施形態のナノカーボン分離装置１００によれば、第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の板状部材１０２からなる区画部材１０１を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液３０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、分離槽１１内にて、ナノカーボンの分散液３０に水平方向の流れが生じて、ナノカーボンの分散液３０の対流等による擾乱が生じることを抑制できる。したがって、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。この結果、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。よって、純度が高い金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを得ることができる。

（ナノカーボンの分離方法）
図５を用いて、ナノカーボン分離装置１００を用いた、ナノカーボンの分離方法を説明するとともに、ナノカーボン分離装置１００の作用を説明する。

本実施形態のナノカーボンの分離方法は、第１の実施形態と同様に、分離槽１１にナノカーボンの分散液３０を注入する工程（注入工程）と、第１の電極１２と第２の電極１３に直流電圧を印加し、ナノカーボンの分散液３０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程（分離工程）と、を有する。
注入工程にて、分離槽１１にナノカーボンの分散液３０を注入することにより、ナノカーボンの分散液３０に第１の電極１２と第２の電極１３が接する。本実施形態では、ナノカーボンの分散液３０に第１の電極１２と第２の電極１３を浸漬した。

本実施形態のナノカーボンの分離方法では、分離槽１１内にて、第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の板状部材１０２からなる区画部材１０１を設けて、分離槽１１内を複数の領域に区画している。これにより、分離工程において、無担体電気泳動法によって、ナノカーボンの分散液３０を相分離する際、分離槽１１内に水平方向の流れが生じるのを抑制することができる。その結果、内径が大きな分離槽１１を用いた場合にも、ナノカーボンの分散液３０を分散液相Ａと分散液相Ｂに相分離する速度または効率を向上させることができる。

本実施形態のナノカーボン分離装置１００を用いたナノカーボンの分離方法によれば、第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の板状部材１０２からなる区画部材１０１を設けることにより、分離槽１１内に水平方向の流れが生じるのを抑制することができる。この結果、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを迅速かつ効率的に分離することができる。よって、純度が高い金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを得ることができる。

本実施形態のナノカーボンの分離方法は、分離槽１１内にて、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離した後、目的の性質を有する単層カーボンナノチューブのみを回収する、単層カーボンナノチューブの精製方法として行ってもよい。

（ナノカーボンの回収方法）
本実施形態のナノカーボンの回収方法は、本実施形態のナノカーボン分離装置１００を用いたナノカーボンの回収方法であって、本実施形態のナノカーボン分離装置１００を用いたナノカーボンの分離方法による分離操作が終了した後、分離槽１１から、分離した分散液相Ａと分散液相Ｂとをそれぞれ回収（分取）する。

回収方法は、特に限定されず、分散液相Ａと分散液相Ｂが拡散混合しない方法であればいかなる方法であってもよい。
本実施形態のナノカーボンの回収方法では、回収方法としては、例えば、第１の実施形態と同様の方法が用いられる。

また、回収方法としては、例えば、第１の部材１０３と第２の部材１０４の間に仕切り板等を挿入して、第１の部材１０３側の分散液相Ａと、第２の部材１０４側の分散液相Ｂとをそれぞれ回収する方法を用いてもよい。

また、第１の実施形態と同様にして、回収した分散液を、再び、分離槽１１に収容し、無担体電気泳動法により、ナノカーボンの分散液３０に含まれる金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを分離する操作を繰り返し実施してもよい。

回収した分散液の分離効率は、第１の実施形態と同様にして、評価することができる。

［第３の実施形態］
（ナノカーボン分離装置）
図６は、本実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。
なお、図６において、図１に示した第１の実施形態のナノカーボン分離装置と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態のナノカーボン分離装置２００は、分離槽（電気泳動槽）１１と、分離槽１１内の上部に設けられた第１の電極１２と、分離槽１１内の下部に設けられた第２の電極１３と、分離槽１１内にて第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の高さ方向に沿って延在するように設けられた区画部材２０１と、を備える。
区画部材２０１は、分離槽１１を複数の領域に区画する。区画部材２０１は、壁部２０１Ａを有する。壁部２０１Ａが分離槽１１の上下方向に延在している。区画部材２０１は、複数の壁部２０１Ａを有していてもよい。

区画部材２０１は、図６に示すように、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の第１の板状部材２０２からなる第１の板状部材群２０３と、第１の板状部材群２０３に垂直に交わり、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の第２の板状部材２０４からなる第２の板状部材群２０５とを有する。これにより、区画部材２０１によって、分離槽１１内が複数の領域に区画されている。言い換えれば、分離槽１１は、平面視した場合に格子状をなす空間に区画されている。また、第１の板状部材２０２および第２の板状部材２０４は、分離槽１１の上下方向に延在する。

第１の板状部材２０２は、一方の主面２０２ａを有する。第１の板状部材２０２の一方の主面２０２ａは、区画部材２０１の壁部２０１Ａである。
第２の板状部材２０４は、一方の主面２０４ａを有する。第２の板状部材２０４の一方の主面２０４ａは、区画部材２０１の壁部２０１Ａである。

第１の板状部材２０２および第２の板状部材２０４は、分離槽１１内における第１の電極１２と第２の電極１３の間の領域にて、その空間の高さ方向のほぼ全域にわたって延在することが好ましい。
第１の板状部材２０２の大きさ（一方の主面２０２ａの面積、一方の主面２０２ａとは反対側の主面の面積）は、特に限定されないが、分離槽１１内に第１の板状部材２０２を配置した場合に、第１の板状部材２０２の一方の側面２０２ｂおよび一方の側面２０２ｂと反対側の側面が分離槽１１の内側面１１ｂ近傍に配置される程度であることが好ましい。
第１の板状部材２０２の厚さは、特に限定されないが、分離槽１１の大きさや分離槽１１内に配置する第１の板状部材２０２の数等に応じて適宜調整される。

また、第２の板状部材２０４の大きさ（一方の主面２０４ａの面積、一方の主面２０４ａとは反対側の主面の面積）は、特に限定されないが、分離槽１１内に第２の板状部材２０４を配置した場合に、第２の板状部材２０４の一方の側面２０４ｂおよび一方の側面２０４ｂと反対側の側面が分離槽１１の内側面１１ｂ近傍に配置される程度であることが好ましい。
第２の板状部材２０４の厚さは、特に限定されないが、分離槽１１の大きさや分離槽１１内に配置する第２の板状部材２０４の数等に応じて適宜調整される。

第１の板状部材２０２同士の分離槽１１の水平方向における間隔、および第２の板状部材２０４同士の分離槽１１の水平方向における間隔は、特に限定されず、分離槽１１内に収容されるナノカーボンの分散液３０の量（体積）に応じて適宜設定される。また、第１の板状部材２０２および第２の板状部材２０４の数は、特に限定されず、分離槽１１内に収容されるナノカーボンの分散液３０の量（体積）に応じて適宜設定される。

第１の板状部材２０２および第２の板状部材２０４の材質は、ナノカーボンの分散液３０に対して安定であり、かつ絶縁性の材質であれば特に限定されない。第１の板状部材２０２および第２の板状部材２０４の材質としては、例えば、ガラス、石英、アクリル樹脂等が挙げられる。

本実施形態のナノカーボン分離装置２００は、第１の実施形態と同様に、分離槽１１内にナノカーボンの分散液３０を注入する注入口（図示略）を備えていてもよい。

本実施形態のナノカーボン分離装置２００は、第１の実施形態と同様に、図２に示すように、分離槽１１の下端に分離槽１１にナノカーボンの分散液３０を注入、および、分離槽１１からナノカーボンの分散液３０を回収するための注入／回収口１６を備えていてもよい。注入／回収口１６は、すり合わせを有する回転式のコック１７を備えていてもよい。

本実施形態のナノカーボン分離装置２００は、第１の実施形態と同様に、図３に示すように、分離槽１１とは別に、分離槽１１の上部からナノカーボンの分散液３０を吸引する吸引装置２０を備えていてもよい。

本実施形態のナノカーボン分離装置２００は、第１の実施形態と同様に、分離槽１１内のナノカーボンの分散液３０の温度を一定に保つための温度調節手段を備えることが好ましい。

本実施形態のナノカーボン分離装置２００において、区画部材２０１は、第２の実施形態と同様に、分離槽１１の高さ方向において上下に分割されていてもよい。言い換えれば、第１の板状部材２０２および第２の板状部材２０４は、分離槽１１の高さ方向において上下に２分割されていてもよい。

本実施形態のナノカーボン分離装置２００では、第１の板状部材２０２と第２の板状部材２０４が垂直に交わる場合を例示したが、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態のナノカーボン分離装置２００では、第１の板状部材２０２と第２の板状部材２０４が斜めに交わっていてもよい。

本実施形態のナノカーボン分離装置２００によれば、第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の第１の板状部材２０２と複数の第２の板状部材２０４からなる区画部材２０１を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液３０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、分離槽１１内にて、ナノカーボンの分散液３０に水平方向の流れが生じて、ナノカーボンの分散液３０の対流等による擾乱が生じることを抑制できる。したがって、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。この結果、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。よって、純度が高い金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを得ることができる。

（ナノカーボンの分離方法）
図６を用いて、ナノカーボン分離装置２００を用いた、ナノカーボンの分離方法を説明するとともに、ナノカーボン分離装置２００の作用を説明する。

本実施形態のナノカーボンの分離方法では、分離槽１１内にて、第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の第１の板状部材２０２からなる第１の板状部材群２０３と、第１の板状部材群２０３に垂直に交わり、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の第２の板状部材２０４からなる第２の板状部材群２０５とからなる区画部材２０１を設けて、分離槽１１内を複数の領域に区画している。これにより、分離工程において、無担体電気泳動法によって、分離槽１１内にて、ナノカーボンの分散液３０を相分離する際、ナノカーボンの分散液３０に水平方向の流れが生じるのを抑制することができる。その結果、内径が大きな分離槽１１を用いた場合にも、迅速かつ効率的に、ナノカーボンの分散液３０を分散液相Ａと分散液相Ｂに相分離する速度または効率を向上させることができる。

本実施形態のナノカーボン分離装置２００を用いたナノカーボンの分離方法によれば、第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の第１の板状部材２０２からなる第１の板状部材群２０３と、第１の板状部材群２０３に垂直に交わり、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の第２の板状部材２０４からなる第２の板状部材群２０５とを有する区画部材２０１を設けることにより、分離槽１１内に水平方向の流れが生じるのを抑制することができる。この結果、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを迅速かつ効率的に分離することができる。よって、純度が高い金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを得ることができる。

（ナノカーボンの回収方法）
本実施形態のナノカーボンの回収方法は、本実施形態のナノカーボン分離装置２００を用いたナノカーボンの回収方法であって、本実施形態のナノカーボン分離装置２００を用いたナノカーボンの分離方法による分離操作が終了した後、分離槽１１から、分離した分散液相Ａと分散液相Ｂとをそれぞれ回収（分取）する。

また、区画部材２０１が、第２の実施形態と同様に、分離槽１１の高さ方向において上下に分割されている場合、回収方法としては、例えば、上下に分割された区画部材２０１の間に仕切り板等を挿入して、分離槽１１内の上部に配置された区画部材２０１側の分散液相Ａと、分離槽１１内の下部に配置された区画部材２０１側の分散液相Ｂとをそれぞれ回収する方法を用いてもよい。

［第４の実施形態］
（ナノカーボン分離装置）
図７は、本実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。
なお、図７において、図１に示した第１の実施形態のナノカーボン分離装置と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態のナノカーボン分離装置３００は、分離槽（電気泳動槽）１１と、分離槽１１内の上部に設けられた第１の電極１２と、分離槽１１内の下部に設けられた第２の電極１３と、分離槽１１内にて第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の高さ方向に沿って延在するように設けられた区画部材３０１と、を備える。
区画部材３０１は、分離槽１１を複数の領域に区画する。区画部材３０１は、複数の壁部３０１Ａを有する。壁部３０１Ａが分離槽１１の上下方向に延在している。区画部材３０１は、複数の壁部３０１Ａを有していてもよい。

区画部材３０１は、図７に示すように、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の筒状部材３０２である。これにより、区画部材３０１によって、分離槽１１内が複数の領域に区画されている。詳細には、分離槽１１内が、複数の筒状部材３０２と分離槽１１によって形成される領域と、筒状部材３０２内の領域とにより、複数の領域に区画されている。また、筒状部材３０２は、分離槽１１の上下方向に延在する。

筒状部材３０２は、表面３０２ａを有する。筒状部材３０２の表面３０２ａは、区画部材３０１の壁部３０１Ａである。

筒状部材３０２は、分離槽１１内にて第１の電極１２と第２の電極１３の間の空間にて、その空間の高さ方向のほぼ全域にわたって延在することが好ましい。
筒状部材３０２の外径（筒状部材３０２の長手方向と垂直な断面における最大長さ）は、特に限定されず、分離槽１１内に収容されるナノカーボンの分散液３０の量（体積）に応じて適宜設定される。

筒状部材３０２同士の分離槽１１の水平方向における間隔は、特に限定されず、分離槽１１内に収容されるナノカーボンの分散液３０の量（体積）に応じて適宜設定される。筒状部材３０２は、分離槽１１内にて、等間隔に配置されていることが好ましい。
また、筒状部材３０２の数は、特に限定されず、分離槽１１内に収容されるナノカーボンの分散液３０の量（体積）に応じて適宜設定される。

筒状部材３０２の構造は、特に限定されない。筒状部材３０２の構造としては、例えば、円筒状、三角形筒状、四角形筒状、五角以上の多角形筒状等が挙げられる。

筒状部材３０２の材質は、ナノカーボンの分散液３０に対して安定であり、かつ絶縁性の材質であれば特に限定されない。筒状部材３０２の材質としては、例えば、ガラス、石英、アクリル樹脂等が挙げられる。

本実施形態のナノカーボン分離装置３００は、第１の実施形態と同様に、分離槽１１内にナノカーボンの分散液３０を注入する注入口（図示略）を備えていてもよい。

本実施形態のナノカーボン分離装置３００は、第１の実施形態と同様に、図２に示すように、分離槽１１の下端に分離槽１１にナノカーボンの分散液３０を注入、および、分離槽１１からナノカーボンの分散液３０を回収するための注入／回収口１６を備えていてもよい。注入／回収口１６は、すり合わせを有する回転式のコック１７を備えていてもよい。

本実施形態のナノカーボン分離装置３００は、第１の実施形態と同様に、図３に示すように、分離槽１１とは別に、分離槽１１の上部からナノカーボンの分散液３０を吸引する吸引装置２０を備えていてもよい。

本実施形態のナノカーボン分離装置３００は、第１の実施形態と同様に、分離槽１１内のナノカーボンの分散液３０の温度を一定に保つための温度調節手段を備えることが好ましい。

本実施形態のナノカーボン分離装置３００において、区画部材３０１は、第２の実施形態と同様に、分離槽１１の高さ方向において上下に分割されていてもよい。言い換えれば、筒状部材３０２は、分離槽１１の高さ方向において上下に２分割されていてもよい。

本実施形態のナノカーボン分離装置３００によれば、第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の筒状部材３０２を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液３０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、分離槽１１内にて、ナノカーボンの分散液３０に水平方向の流れが生じて、ナノカーボンの分散液３０の対流等による擾乱が生じることを抑制できる。したがって、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。この結果、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。よって、純度が高い金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを得ることができる。

（ナノカーボンの分離方法）
図７を用いて、ナノカーボン分離装置３００を用いた、ナノカーボンの分離方法を説明するとともに、ナノカーボン分離装置３００の作用を説明する。

本実施形態のナノカーボンの分離方法では、分離槽１１内にて、第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の筒状部材３０２からなる区画部材３０１を設けて、分離槽１１内を複数の領域に区画している。これにより、分離工程において、無担体電気泳動法によって、分離槽１１内にて、ナノカーボンの分散液３０を相分離する際、ナノカーボンの分散液３０に水平方向の流れが生じるのを抑制することができる。その結果、内径が大きな分離槽１１を用いた場合にも、迅速かつ効率的に、ナノカーボンの分散液３０を分散液相Ａと分散液相Ｂに相分離する速度または効率を向上させることができる。

本実施形態のナノカーボン分離装置３００を用いたナノカーボンの分離方法によれば、第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の筒状部材３０２からなる区画部材３０１を設けることにより、分離槽１１内に水平方向の流れが生じるのを抑制することができる。この結果、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを迅速かつ効率的に分離することができる。よって、純度が高い金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを得ることができる。

（ナノカーボンの回収方法）
本実施形態のナノカーボンの回収方法は、本実施形態のナノカーボン分離装置３００を用いたナノカーボンの回収方法であって、本実施形態のナノカーボン分離装置３００を用いたナノカーボンの分離方法による分離操作が終了した後、分離槽１１から、分離した分散液相Ａと分散液相Ｂとをそれぞれ回収（分取）する。

また、区画部材３０１が、第２の実施形態と同様に、分離槽１１の高さ方向において上下に分割されている場合、回収方法としては、例えば、上下に分割された区画部材３０１の間に仕切り板等を挿入して、分離槽１１内の上部に配置された区画部材３０１側の分散液相Ａと、分離槽１１内の下部に配置された区画部材３０１側の分散液相Ｂとをそれぞれ回収する方法を用いてもよい。

本実施形態のナノカーボンの回収方法によれば、本実施形態のナノカーボンの分離方法による分離操作が終了した後、分離槽１１から分離した金属型単層カーボンナノチューブまたは半導体型単層カーボンナノチューブを効率的に回収することができる。

［第５の実施形態］
（ナノカーボン分離装置）
図８は、本実施形態のナノカーボン分離装置を示す斜視図である。
なお、図８において、図１に示した第１の実施形態のナノカーボン分離装置と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態のナノカーボン分離装置４００は、分離槽（電気泳動槽）１１と、分離槽１１内の上部に設けられた第１の電極１２と、分離槽１１内の下部に設けられた第２の電極１３と、分離槽１１内にて第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の高さ方向に沿って延在するように設けられた区画部材４０１と、を備える。
区画部材４０１は、分離槽１１を複数の領域に区画する。区画部材４０１は、複数の壁部４０１Ａを有する。壁部４０１Ａが分離槽１１の上下方向に延在している。区画部材４０１は、複数の壁部４０１Ａを有していてもよい。

区画部材４０１は、図８に示すように、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の柱状部材４０２である。これにより、区画部材４０１によって、分離槽１１内が複数の空間に区画されている。また、柱状部材４０２は、分離槽１１の上下方向に延在する。
柱状部材４０２は、表面４０２ａを有する。柱状部材４０２の表面４０２ａは、区画部材４０１の壁部４０１Ａである。

柱状部材４０２は、分離槽１１内にて第１の電極１２と第２の電極１３の間の空間にて、その空間の高さ方向のほぼ全域にわたって延在することが好ましい。
柱状部材４０２の外径（柱状部材４０２の長手方向と垂直な断面における最大長さ）は、特に限定されず、分離槽１１内に収容されるナノカーボンの分散液３０の量（体積）に応じて適宜設定される。

柱状部材４０２同士の分離槽１１の水平方向における間隔は、特に限定されず、分離槽１１内に収容されるナノカーボンの分散液３０の量（体積）に応じて適宜設定される。柱状部材４０２は、分離槽１１内にて、等間隔に配置されていることが好ましい。
また、柱状部材４０２の数は、特に限定されず、分離槽１１内に収容されるナノカーボンの分散液３０の量（体積）に応じて適宜設定される。

柱状部材４０２の構造は、特に限定されない。柱状部材４０２の構造としては、例えば、円柱状、三角柱状、四角柱状、五角以上の多角柱状等が挙げられる。

柱状部材４０２の材質は、ナノカーボンの分散液３０に対して安定であり、かつ絶縁性の材質であれば特に限定されない。柱状部材４０２の材質としては、例えば、ガラス、石英、アクリル樹脂等が挙げられる。

本実施形態のナノカーボン分離装置４００は、第１の実施形態と同様に、分離槽１１内にナノカーボンの分散液３０を注入する注入口（図示略）を備えていてもよい。

本実施形態のナノカーボン分離装置４００は、第１の実施形態と同様に、図２に示すように、分離槽１１の下端に分離槽１１にナノカーボンの分散液３０を注入、および、分離槽１１からナノカーボンの分散液３０を回収するための注入／回収口１６を備えていてもよい。注入／回収口１６は、すり合わせを有する回転式のコック１７を備えていてもよい。

本実施形態のナノカーボン分離装置４００は、第１の実施形態と同様に、図３に示すように、分離槽１１とは別に、分離槽１１の上部からナノカーボンの分散液３０を吸引する吸引装置２０を備えていてもよい。

本実施形態のナノカーボン分離装置４００は、第１の実施形態と同様に、分離槽１１内のナノカーボンの分散液３０の温度を一定に保つための温度調節手段を備えることが好ましい。

本実施形態のナノカーボン分離装置４００において、区画部材４０１は、第２の実施形態と同様に、分離槽１１の高さ方向において上下に分割されていてもよい。言い換えれば、柱状部材４０２は、分離槽１１の高さ方向において上下に２分割されていてもよい。

本実施形態のナノカーボン分離装置４００によれば、第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の柱状部材４０２を設けることにより、例えば、後述するナノカーボンの分離方法を実施する、ナノカーボンの分散液３０に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程において、分離槽１１内にて、ナノカーボンの分散液３０に水平方向の流れが生じて、ナノカーボンの分散液３０の対流等による擾乱が生じることを抑制できる。したがって、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。この結果、金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを迅速かつ効率的に分離することができる。よって、純度が高い金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを得ることができる。

（ナノカーボンの分離方法）
図８を用いて、ナノカーボン分離装置４００を用いた、ナノカーボンの分離方法を説明するとともに、ナノカーボン分離装置４００の作用を説明する。

本実施形態のナノカーボンの分離方法では、分離槽１１内にて、第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の柱状部材４０２からなる区画部材４０１を設けて、分離槽１１内を複数の空間に区画している。これにより、分離工程において、無担体電気泳動法によって、分離槽１１内にて、ナノカーボンの分散液３０を相分離する際、ナノカーボンの分散液３０に水平方向の流れが生じるのを抑制することができる。その結果、内径が大きな分離槽１１を用いた場合にも、迅速かつ効率的に、ナノカーボンの分散液３０を分散液相Ａと分散液相Ｂに相分離する速度または効率を向上させることができる。

本実施形態のナノカーボン分離装置４００を用いたナノカーボンの分離方法によれば、第１の電極１２と第２の電極１３の間に、分離槽１１の水平方向に沿って並べられた複数の柱状部材４０２からなる区画部材４０１を設けることにより、分離槽１１内に水平方向の流れが生じるのを抑制することができる。この結果、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを迅速かつ効率的に分離することができる。よって、純度が高い金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブを得ることができる。

（ナノカーボンの回収方法）
本実施形態のナノカーボンの回収方法は、本実施形態のナノカーボン分離装置４００を用いたナノカーボンの回収方法であって、本実施形態のナノカーボン分離装置４００を用いたナノカーボンの分離方法による分離操作が終了した後、分離槽１１から分離した分散液相Ａと分散液相Ｂとをそれぞれ回収（分取）する。

また、区画部材４０１が、第２の実施形態と同様に、分離槽１１の高さ方向において上下に分割されている場合、回収方法としては、例えば、上下に分割された区画部材４０１の間に仕切り板等を挿入して、分離槽１１内の上部に配置された区画部材４０１側の分散液相Ａと、分離槽１１内の下部に配置された区画部材４０１側の分散液相Ｂとをそれぞれ回収する方法を用いてもよい。

［第６の実施形態］
（ナノカーボンの分離方法）
図９を用いて、ナノカーボン分離装置１０を用いた、ナノカーボンの分離方法を説明する。
まず、水と、非イオン性界面活性剤を溶解した水溶液に単層カーボンナノチューブの混合物を分散させた単層カーボンナノチューブ分散液と、非イオン性界面活性剤の含有量が２ｗｔ％の水溶液を調製する。
次いで、図２に示すような分離槽１１の下端に設けられた注入／回収口（図示略）から分離槽１１内へ、ペリスタポンプ等を用いて水を静かに注入する。
次いで、同様に、分離槽１１内へ、単層カーボンナノチューブ分散液を注入する。
次いで、同様に、分離槽１１内へ、非イオン性界面活性剤の含有量が２ｗｔ％の水溶液を注入する。
これにより、図９に示すように、第１の電極１２に接する領域は水、第２の電極１３に接する領域は２ｗｔ％の水溶液、中間の領域は単層カーボンナノチューブ分散液である、３層の溶液の積層構造を形成した。
このとき、第１の電極１２は水のみに接し、第２の電極１３は２ｗｔ％の水溶液のみに接している。また、第１の電極１２および第２の電極１３は単層カーボンナノチューブ分散液に接していない。

以下、第１の実施形態と同様にして、単層カーボンナノチューブ分散液に含まれる単層カーボンナノチューブの混合物を、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離する。
本実施形態のナノカーボンの分離方法によれば、分離槽１１内において界面活性剤の移動を少なくでき、分離効率の向上に効果がある。
本実施形態のナノカーボンの分離方法は、上述の第１〜第５の実施形態にも適用できる。

なお、本発明のナノカーボン分離装置において、区画部材の構造は、上述の第１〜第６の実施形態に限定されず、例えば、厚さ方向に複数の貫通孔が形成された柱状の部材、シート状または板状の部材を渦巻き状（螺旋状）に巻いた渦巻状（螺旋状）部材等であってもよい。
また、上述の第１〜第６の実施形態では、区画部材１４，１０１，２０１，３０１，４０１が分離槽１１の上下方向に対して平行に設けられた場合を例示したが、本発明のナノカーボン分離装置はこれに限定されない。本発明のナノカーボン分離装置では、区画部材が分離槽の上下方向に対して斜めに設けられていてもよい。

以上、単層カーボンナノチューブの混合物を、金属型単層カーボンナノチューブと半導体型単層カーボンナノチューブに分離する場合に適用することができる実施形態を説明したが、多層カーボンナノチューブの混合物、二層カーボンナノチューブの混合物、グラフェンの混合物等を分離する場合にも、本発明を適用することができる。

本発明のナノカーボン分離装置は、性質の異なるナノカーボンの分離において、分離効率を向上させることができる。また、本発明のナノカーボン分離装置は、性質の異なるカーボンナノホーンの分離において、分離に要する時間を短縮することができる。

１０，１００，２００，３００，４００・・・ナノカーボン分離装置、
１１・・・分離槽、
１２・・・第１の電極、
１３・・・第２の電極、
１４，１０１，２０１，３０１，４０１・・・区画部材、
１５，１０２・・・板状部材、
１６・・・注入／回収口、
１７・・・コック、
２０・・・吸引装置、
２１・・・吸引管、
３０・・・ナノカーボンの分散液、
１０３，２０２・・・第１の板状部材、
１０４，２０４・・・第２の板状部材、
２０３・・・第１の板状部材群、
２０５・・・第２の板状部材群、
３０２・・・筒状部材、
４０２・・・柱状部材。

Claims

ナノカーボンを含む分散液を収容する分離槽と、
前記分離槽内の上部に設けられた第１の電極と、
前記分離槽内の下部に設けられた第２の電極と、
前記分離槽内にて前記第１の電極と前記第２の電極の間に設けられた区画部材と、を備え、
前記区画部材は、前記分離槽を複数の領域に区画することを特徴とするナノカーボン分離装置。
前記区画部材は、前記分離槽の水平方向に沿って並べられ、複数の板状部材であることを特徴とする請求項１に記載のナノカーボン分離装置。
前記区画部材は、前記分離槽の水平方向に沿って並べられた複数の第１の板状部材からなる第１の板状部材群と、該第１の板状部材群に交わり、前記分離槽の水平方向に沿って並べられた複数の第２の板状部材からなる第２の板状部材群とを有することを特徴とする請求項１に記載のナノカーボン分離装置。
前記区画部材は、前記分離槽の水平方向に沿って並べられ、複数の筒状部材であることを特徴とする請求項１に記載のナノカーボン分離装置。
前記区画部材は、前記分離槽内の水平方向に沿って並べられ、複数の柱状部材であることを特徴とする請求項１に記載のナノカーボン分離装置。
前記区画部材は、前記分離槽の高さ方向において上下に分割されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のナノカーボン分離装置。
前記分離槽の下端に、前記分離槽の底面に連通し、前記分離槽の下部から前記分散液を回収する回収口を備え、
前記回収口は、すり合わせを有する回転式のコックを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のナノカーボン分離装置。
前記分離槽の上部から前記分散液を吸引する吸引装置を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のナノカーボン分離装置。
請求項１〜８のいずれか１項に記載のナノカーボン分離装置を用いたナノカーボンの分離方法であって、
前記分離槽にナノカーボンを含む分散液を注入する工程と、
前記第１の電極と前記第２の電極に直流電圧を印加し、前記分散液に含まれる金属型ナノカーボンと半導体型ナノカーボンを分離する工程と、を有することを特徴とするナノカーボンの分離方法。
請求項１〜８のいずれか１項に記載のナノカーボン分離装置を用いたナノカーボンの回収方法であって、
前記ナノカーボン分離装置による分離操作が終了した後、前記分離槽から前記分散液に含まれる金属型単層カーボンナノチューブまたは半導体型ナノカーボンを回収することを特徴とするナノカーボンの回収方法。