JPH0450406B2

JPH0450406B2 -

Info

Publication number: JPH0450406B2
Application number: JP63051331A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sato; Masabumi Matsumoto
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1988-03-04
Filing date: 1988-03-04
Publication date: 1992-08-14
Also published as: JPH01229819A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は磁性微粒子を包含した炭素体の製造方
法に係り、特に従来にない磁性微粒子を包含した
炭素体を気相生成法により効率的に製造する新規
製造方法に関する。

［従来の技術］近年、磁性微粒子が新しい素材として、各種産
業分野において注目を集めている。

［発明が解決しようとする課題］磁性微粒子の製造方法には磁性体の微粉砕化等
も採用し得るが、磁性を損なうことなく極めて微
粒子状の磁性微粒子を製造することは非常に困難
である。

まして、このような磁性微粒子を包含した炭素
体については、その工業的利用の可能性が十分に
高いと判断されるにもかかわらず、従来全く提供
されていない。

本発明は、従来にない、新新規素材である磁性
微粒子を包含した炭素体の製造方法を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明の磁性微粒子を包含した炭素体の製造方
法は、遷移金属微粒子又は遷移金属化合物の微粒
子を、高温にて炭化水素と接触させて、遷移金属
微粒子又は遷移金属−炭素化合物微粒子を包含す
る炭素体を生成させ、該炭素体が冷却されて該炭
素体に包含される微粒子のキユリー温度を通過す
る際に磁界を印加して、該微粒子を磁化させるこ
とにより磁性微粒子を包含した炭素体を製造する
方法であつて、上流側から下流側へ向けて、予熱
帯域、高温反応帯域及び冷却磁化帯域が形成され
た反応容器を用い、該反応容器の上流側から遷移
金属微粒子又は遷移金属化合物の微粒子と炭化水
素とをキヤリアガスで送給し、前記予熱帯域で予
熱されて生成した遷移金属微粒子及び炭化水素
を、前記高温反応帯域で、前記炭素体に包含され
る微粒子のキユリー温度よりも高い温度で反応さ
せた後、前記冷却磁化帯域にて前記キユリー温度
よりも低い温度に冷却すると共に磁界を印加し、
生成した磁性微粒子を包含した炭素体を、下流側
から取り出すことを特徴とする以下、本発明の方法について図面を参照して詳
細に説明する。

第１図及び第２図は本発明の実施に好適な炭素
体製造装置の一例を示す構成説明図である。

第１図に示す装置において、符号１は反応容器
（本例では反応管）であり、その一端側（上流側）
（図において左側）には、触媒粒子となる遷移金
属又は遷移金属化合物、キヤリアガス、原料とな
る炭化水素をそれぞれ供給するための配管（図示
せず）が接続されている。

また、反応容器１の他端側（下流側）（図にお
いて右側）には捕集器（図示せず）が接続され、
この捕集器には排ガスの抜出管が接続されてい
る。２は反応容器１内の反応ガスを加熱するため
のヒータ、３は反応生成物に磁界を印加するため
の氷久磁石である。

第２図に示す装置は、この氷久磁石の代りに電
磁石４を用いた点が、第１図に示す装置と異な
る。

このように構成された製造装置において、反応
容器１内に導入された触媒粒子となる遷移金属又
は遷移金属化合物は帯域Ａ（予熱帯域）にて予熱、
励起、還元又は分解されて、表面が還元された遷
移金属の微粒子を生成する。また、原料の炭化水
素はこの帯域Ａにて予熱、励起される。この帯域
Ａにおける予熱は、予熱ヒータにより行なう他、
レーザビーム又はアークプラズマジエツト等を利
用することもできる。

帯域Ａで生成した遷移金属の微粒子及び炭化水
素は、キヤリアガスにより更に帯域Ｂ（高温反応
帯域）に送られ、ここでヒータ２により所定温度
（950〜1300℃）に加熱され、遷移金属微粒子の触
媒作用により炭化水素が励起、分解又は、反応
し、遷移金属微粒子又は遷移金属−炭素化合物微
粒子を核とする熱分解炭素体が生成する。この熱
分解炭素体は繊維状及び／又は無定形に生成す
る。なお、この帯域Ｂの温度は熱分解炭素の生成
する温度であつて、しかも核となる遷移金属微粒
子又は遷移金属−炭素化合物微粒子のキユリー温
度以上であることが必要とされる。

帯域Ｂで生成した炭素体は、帯域Ｃ（冷却磁化
帯域）にて冷却されると共に氷久磁石３又は電磁
石４により磁界が印加され、熱残留磁化の効果に
より、小さな磁場の強さで、炭素体の核である遷
移金属微粒子又は遷移金属−炭素化合物微粒子が
大きく磁化される。

この帯域Ｃにおいては、炭素体が冷却されて、
その核となる遷移金属微粒子は遷移金属−炭素化
合物微粒子のキユリー温度を通過する際に磁界が
印加される必要がある。このため帯域Ｃの入口側
の温度は該キユリー温度より高く、また出口側の
温度は該キユリー温度よりも十分に低くなるよう
に、必要に応じて冷却ガスを供給するなどして、
冷却を行なう。

このようにして反応容器１内で生成した磁性微
粒子を包含する炭素体は、捕集器に導入されて捕
集される。

本発明において、原料となる炭化水素として
は、メタン（天然ガスでもよい。）。エタン等のア
ルカン化合物、エチレン、ブタジエン等のアルケ
ン化合物、アセチレン等のアルキル化合物、ベン
ゼン、トルエン、スチレン等のアリール炭化水素
化合物、インデン、ナフタリン、フエナントレン
等の縮合環を有する芳香族炭化水素、シクロプロ
パン、シクロヘキサン等のシクロパラフイン化合
物、シクロペンテン、シクロヘキサン等のシクロ
オレフイン化合物、ステロイド等の縮合環を有す
る脂環式炭化水素化合物等が挙げられる。

また、磁性微粒子となる遷移金属としては、ク
ロム、マンガン、鉄、コバルト、ニツケル、ガド
リニウム、テルビウム、ジスプシウム等を指すも
のであるが、とりわけ、Fe、Ni、Coが好まし
い。

また、遷移金属化合物としてはFe₃Al、FeCo，
MnAl，Cu₂MnAl，FeNi₃、CrO₂、Fe₂O₃、
Fe₃O₄、インバー合金、アルニコ５、SmCo₅、
Pr₂Co₁₇等の合金又は酸化物、あるいは、Fe
（NO）₄、FeCl₃、Fe（NO）₃Cl、Fe（NO）₂、Fe
（NO）₂I、FeF₃、Fe（NO₃）₂、FeBr₃、Fe
（HCOO）₃、C₂₇H₄₃FeN₉O₁₂、Fe（SO₄）₃、Fe
（SCN）₃、Fe（NO）₂NH₃、Co（NO）₂Cl、Ni（NO）
Cl、NiCl₂等の無機遷移金属化合物、あるいは、
アルキル基と金属が結合したアルキル金属、アリ
ル基と金属が結合したアリル錯体、炭素間２重結
合や３重結合と金属とが結合した〓−コンプレツ
クスとキレート型化合物等に代表される有機遷移
金属化合物が挙げられる。

また、キヤリアガスとしては、直接反応に関与
しないガス、例えば、H₂ガス、N₂ガス、NH₃ガ
ス、Arガス、Heガス、Krガス、又はこれらの混
合ガスを主体とするガスが挙げられる。このう
ち、H₂ガス又はH₂と希ガスの混合ガスが通常の
場合用いられる。

本発明において、炭素体の生成帯域（帯域Ｂ：
高温反応帯域）の設定条件は常圧latmにて、温
度450〜1300℃、好ましくは1000〜1100℃とする。
温度条件がこの範囲外であると、炭素体が良好に
生成しない。

なお、この帯域Ｂの温度は、前述の如く、核と
なる遷移金属又は遷移金属−炭素化合物微粒子の
キユリー温度より高いことが必要とされる。

帯域Ｃにおいて印加する磁場の程度には特に制
限はなくく、所望とする熱残留磁化の程度、核微
粒子の磁性等により異なるが、一般には100〜
10000e程度とされる。

なお、本発明において、炭素体の生成を、レー
ザビーム又はアークプラズマジエツトを利用して
行なうようにしても良い。

このようにして製造される磁性別粒子を包含す
る炭素体は、一般には粒径100〜1000Å程度であ
つて、１〜1000G程度に磁化された磁性微粒子を
アモルフアス状又は黒鉛近似の炭素で包含してな
る、無定形又は繊維状の炭素体として提供され
る。

しかして、この炭素体は、磁性微粒子を炭素で
包んでなるものであるため、炭素の高摺動性、耐
熱性により、高温磁性流体等として極めて有用で
ある。また、炭素は生物体に対するなじみが良い
ことから、生物体に用いる磁性材料等としても有
用である。

［作用］従来の技術では、微粒子の磁化は極めて難し
く、このため磁性微粒子を包含する炭素体は提供
されていなかつた。

しかしながら、本発明の方法に従つて、加熱さ
れて核とされている遷移金属又は遷移金属化合物
微粒子が、冷却されてキユリー温度を通過する際
に磁場をかけると、熱残留磁化の効果により、わ
ずかな磁場の強さで、核を大きく磁化することが
可能とされる。

なお、この磁界に供給される炭素体の核は遷移
金属微粒子であるか、遷移金属−送素化合物微粒
子であるかは明確に解明されていない。例えば、
遷移金属がFeの場合、核微粒子は〓−Fe又は
Fe₃Cであると考えられる。従つて、〓−Feのキ
ユリー温度770℃より高い温度から、Fe₃Cのキユ
リー温度210℃よりも低い温度まで冷却される間
に磁界を印加するようにするのが好ましい。

［実施例］以下、好適な製造実施例について説明する。

実施例１第１図に示す装置において、下記の条件にて本
発明の炭素体の製造を行なつた。

反応帯域Ｂの条件触媒微粒子：Fe 原料炭化水素：ベンゼンキヤリアガス：水素流速：５［cm／ｓ］（at1050℃）温度：1050［℃］圧力：常圧炭炭素体の形状：繊維状（直径0.1〜１〓ｍ、
長さ100〜500〓ｍ）磁界印加帯域Ｃの条件：磁場：100［Oe］冷却温度範囲：1000〜100［℃］（〓−Feのキユ
リー温度770℃）その結果、次のような炭素体が高収率（収率53
重量％）で得られた。

炭素体熱残留磁化：50：800G・cm³／ｇ形状：繊維状大きさ：直径0.1〜１〓ｍ、長さ100〜500〓ｍ［発明の効果］以上詳述した通り、本発明の磁性微粒子を包含
した炭素体の製造方法によれば、磁化された微粒
子を炭素で被覆してななる新規磁性材料であつ
て、その微粒子状磁性体と、炭素の高摺動性、耐
熱性、生体へのなじみ性を利用して、磁性流体等
の各種素材として、工業上極めて有用な炭素体
を、微粒子の生成、炭素体の生成、微粒子の磁化
の各工程をすべて気相反応で連続的プロセスに
て行なうことができる。

各工程の設定条件を適宜選定することによ
り、磁化の強さ炭素体の形状等を制御して、所
望の炭素体を容易に得ることがきる。

等の効果のもとに、極めて効率的に製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は各々本発明の磁性微粒子を
包含する炭素体の製造に好適な製造装置の一例を
示す、構成説明図である。１……反応容器、２……ヒータ、３……氷久磁
石、４……電磁石。

Claims

【特許請求の範囲】１遷移金属微粒子又は遷移金属化合物の微粒子
を、高温にて炭化水素と接触させて、遷移金属粒
子又は遷移金属−炭素化合物微粒子を包含する炭
素体を生成させ、該炭素体が冷却されて該炭素体
に包含される微粒子のキユリー温度を通過する際
に磁界を印加して、該微粒子を磁化させることに
より磁性微粒子を包含した炭素体を製造する方法
であつて、上流側から下流側へ向けて、予熱帯域、高温反
応帯域及び冷却磁化帯域が形成された反応容器を
用い、該反応容器の上流側から遷移金属微粒子又は遷
移金属化合物の微粒子と炭化水素とをキヤリアガ
スで送給し、前記予熱帯域で予熱されて生成した遷移金属微
粒子及び炭化水素を、前記高温反応帯域で、前記
炭素体に包含される微粒子のキユリー温度よりも
高い温度で反応させた後、前記冷却磁化帯域にて
前記キユリー温度よりも低い温度に冷却すると共
に磁界を印加し、生成した磁性微粒子を包含した
炭素体を、下流側から取り出すことを特徴とする
磁性微粒子を包含しした炭素体の製造方法。