JPH09268006A - カーボンナノチューブ及びグラファイト化した炭素粒子の合成方法 - Google Patents
カーボンナノチューブ及びグラファイト化した炭素粒子の合成方法Info
- Publication number
- JPH09268006A JPH09268006A JP8102037A JP10203796A JPH09268006A JP H09268006 A JPH09268006 A JP H09268006A JP 8102037 A JP8102037 A JP 8102037A JP 10203796 A JP10203796 A JP 10203796A JP H09268006 A JPH09268006 A JP H09268006A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- polymer
- graphitized
- carbon nanotube
- carbon nanotubes
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】電界放射のエミッターやＳＴＭのプローブなど
の機能材料又は複合強化材料などの構造用材料として期
待出来るカーボンナノチューブの簡便な合成方法を提供
することを目的とする。 【構成】塊状の炭素系高分子を熱分解することによって
カーボンナノチューブを合成することを特徴とするカー
ボンナノチューブ及びグラファイト化した炭素粒子の合
成方法である。
の機能材料又は複合強化材料などの構造用材料として期
待出来るカーボンナノチューブの簡便な合成方法を提供
することを目的とする。 【構成】塊状の炭素系高分子を熱分解することによって
カーボンナノチューブを合成することを特徴とするカー
ボンナノチューブ及びグラファイト化した炭素粒子の合
成方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電界放射のエミッター
やＳＴＭのプローブなどの機能材料又は複合強化材料な
どの構造用材料として期待出来るカーボンナノチューブ
の合成方法に関する。
やＳＴＭのプローブなどの機能材料又は複合強化材料な
どの構造用材料として期待出来るカーボンナノチューブ
の合成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年ナノメーターの領域の物質の研究が
進み、その中でも特徴ある構造を有すす固体炭素が注目
されている。例えば、サッカーボール型Ｃ60カーボンク
ラスターを初めとするフラーレン（ｆｕｌｌｕｒｅｎ
ｅ）や球面状黒鉛層からなるたまねぎ状構造をした炭素
粒子（Ｂｕｃｋｙ ｏｎｉｏｎ）が最近の固体物理の分
野で盛んに取り上げられている。サッカーボール型Ｃ60
カーボンクラスター及びたまねぎ状構造（Ｂｕｃｋｙ
ｏｎｉｏｎ）をしたカーボンを図示すると、図４及び図
５のような形態をしている。また、１９９１年にはフラ
ーレン分子の関連物質として新しいタイプの炭素繊維で
あるカーボンナノチューブが発見された。このカーボン
ナノチューブは直径１〜３０ｎｍ、長さ１μｍ程度の繊
維状のものであり、グラファイト構造を持つシートが円
筒状に丸まりこれが入れ子状に配置した構造である。
進み、その中でも特徴ある構造を有すす固体炭素が注目
されている。例えば、サッカーボール型Ｃ60カーボンク
ラスターを初めとするフラーレン（ｆｕｌｌｕｒｅｎ
ｅ）や球面状黒鉛層からなるたまねぎ状構造をした炭素
粒子（Ｂｕｃｋｙ ｏｎｉｏｎ）が最近の固体物理の分
野で盛んに取り上げられている。サッカーボール型Ｃ60
カーボンクラスター及びたまねぎ状構造（Ｂｕｃｋｙ
ｏｎｉｏｎ）をしたカーボンを図示すると、図４及び図
５のような形態をしている。また、１９９１年にはフラ
ーレン分子の関連物質として新しいタイプの炭素繊維で
あるカーボンナノチューブが発見された。このカーボン
ナノチューブは直径１〜３０ｎｍ、長さ１μｍ程度の繊
維状のものであり、グラファイト構造を持つシートが円
筒状に丸まりこれが入れ子状に配置した構造である。
【０００３】これらの物質は科学的な側面だけでなく実
用材料として興味が持たれている。例えばＣ60結晶にＫ
をドープすることにより超伝導性を示すことが知られて
いる。また、カーボンナノチューブは究極の炭素繊維と
いえる構造を持っており、化学的特性、電子的特性、力
学的特性及び新機能の発現に大きな期待を寄せられてい
る。実際、電界放射のエミッターやＳＴＭのプローブと
して用いた研究がなされている。更に、これらの力学的
特性は従来の炭素繊維を凌ぐ強度と剛性を持つと期待さ
れ、最近の研究では塑性変形の可能性も示されている。
用材料として興味が持たれている。例えばＣ60結晶にＫ
をドープすることにより超伝導性を示すことが知られて
いる。また、カーボンナノチューブは究極の炭素繊維と
いえる構造を持っており、化学的特性、電子的特性、力
学的特性及び新機能の発現に大きな期待を寄せられてい
る。実際、電界放射のエミッターやＳＴＭのプローブと
して用いた研究がなされている。更に、これらの力学的
特性は従来の炭素繊維を凌ぐ強度と剛性を持つと期待さ
れ、最近の研究では塑性変形の可能性も示されている。
【０００４】ところで、上述の構造を有するフラーレン
やナノチューブ及びグラファイト化した炭素粒子の合成
方法は、（１）黒鉛などのアーク放電による方法、
（２）炭素繊維の生成に用いられている手法である金属
微粒子上でのメタンガスなどの分解方法がある。しか
し、これらの方法では、合成条件が厳しく、収率も好ま
しくなかった。
やナノチューブ及びグラファイト化した炭素粒子の合成
方法は、（１）黒鉛などのアーク放電による方法、
（２）炭素繊維の生成に用いられている手法である金属
微粒子上でのメタンガスなどの分解方法がある。しか
し、これらの方法では、合成条件が厳しく、収率も好ま
しくなかった。
【０００５】また、従来の炭素繊維の合成方法には、高
分子を紡糸し、これを熱処理することにより黒鉛化する
方法があり、炭化条件によって種々の構造を有するが、
この方法によって得られた炭素繊維は、上述のカーボン
ナノチューブと称されているグラファイト構造を持つシ
ートが円筒状に丸まりこれが入り子状の構造を有するも
のとは異なる。
分子を紡糸し、これを熱処理することにより黒鉛化する
方法があり、炭化条件によって種々の構造を有するが、
この方法によって得られた炭素繊維は、上述のカーボン
ナノチューブと称されているグラファイト構造を持つシ
ートが円筒状に丸まりこれが入り子状の構造を有するも
のとは異なる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明はグラファイト
構造を持つシートが円筒状に丸まりこれが入り子状の構
造を有するカーボンナノチューブ及びＢｕｃｋｙ ｏｎ
ｉｏｎ構造のグラファイト化した炭素粒子の合成方法に
ついて、従来方法とは異なり、簡便且つ大量に合成可能
な方法について種々検討した結果、本発明を完成したも
ので、本発明の目的はカーボンナノチューブ及びグラフ
ァイト化した炭素粒子の新規な合成方法を提供をするこ
とにある。
構造を持つシートが円筒状に丸まりこれが入り子状の構
造を有するカーボンナノチューブ及びＢｕｃｋｙ ｏｎ
ｉｏｎ構造のグラファイト化した炭素粒子の合成方法に
ついて、従来方法とは異なり、簡便且つ大量に合成可能
な方法について種々検討した結果、本発明を完成したも
ので、本発明の目的はカーボンナノチューブ及びグラフ
ァイト化した炭素粒子の新規な合成方法を提供をするこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、塊状の
炭素系高分子の熱分解によるカーボンナノチューブ及び
グラファイト化した炭素粒子の合成方法である。即ち、
従来の高分子を紡糸して繊維状とし、これを熱処理し黒
鉛化する方法とは異なり、炭素−炭素結合を主鎖とする
塊状の高分子を熱分解することによってカーボンナノチ
ューブ及びグラファイト化した炭素粒子を合成するので
ある。
炭素系高分子の熱分解によるカーボンナノチューブ及び
グラファイト化した炭素粒子の合成方法である。即ち、
従来の高分子を紡糸して繊維状とし、これを熱処理し黒
鉛化する方法とは異なり、炭素−炭素結合を主鎖とする
塊状の高分子を熱分解することによってカーボンナノチ
ューブ及びグラファイト化した炭素粒子を合成するので
ある。
【０００８】本発明で使用する炭素系高分子とは、主と
して炭素−炭素結合を主鎖とする高分子をいうのであっ
て、例えば−Ｓｉ−Ｏ−のようなシリコン重合体を排除
する趣旨である。従って、−Ｃ−Ｃ−のようなポリオレ
フィン類化合物やポリビニール化合物は勿論、主鎖中に
エステル結合を有するポリエステル類化合物、或いはア
ミド結合を有するポリアミド類化合物、或いは主鎖中に
環状の基を含有するポリマー等何れの高分子も使用する
ことが出来るが、特に好ましいのはポリエステル類やポ
リオレフィン類である。本発明においては上述の炭素系
高分子を塊状として使用する。この場合、塊状とは約５
ｍｍφ程度以上の所謂ブロック状をしたものをいうので
ある。
して炭素−炭素結合を主鎖とする高分子をいうのであっ
て、例えば−Ｓｉ−Ｏ−のようなシリコン重合体を排除
する趣旨である。従って、−Ｃ−Ｃ−のようなポリオレ
フィン類化合物やポリビニール化合物は勿論、主鎖中に
エステル結合を有するポリエステル類化合物、或いはア
ミド結合を有するポリアミド類化合物、或いは主鎖中に
環状の基を含有するポリマー等何れの高分子も使用する
ことが出来るが、特に好ましいのはポリエステル類やポ
リオレフィン類である。本発明においては上述の炭素系
高分子を塊状として使用する。この場合、塊状とは約５
ｍｍφ程度以上の所謂ブロック状をしたものをいうので
ある。
【０００９】そして、本発明における熱分解の条件とし
ては、高分子化合物が炎を上げて燃焼するのではなく、
炭化すればよい。炭化条件として、特に限定的な条件は
無く、使用する炭素高分子化合物の種類によって異なる
が、通常、大気のような酸化雰囲気よりは窒素或いは真
空中の方が加熱分解後の残留物が多いので有利である。
その際、加熱に使用する装置としては、通常の加熱炉
ならば何れでもよく、例えば、マッフル炉、イメージ
炉、マントルヒーター等が使用でき、加熱条件として
は、使用する炉内の温度が約３００〜５００℃で加熱時
間としては３０分〜１０時間であり、好ましくは４００
℃近傍で４〜６時間程度が収率の点から有利である。
ては、高分子化合物が炎を上げて燃焼するのではなく、
炭化すればよい。炭化条件として、特に限定的な条件は
無く、使用する炭素高分子化合物の種類によって異なる
が、通常、大気のような酸化雰囲気よりは窒素或いは真
空中の方が加熱分解後の残留物が多いので有利である。
その際、加熱に使用する装置としては、通常の加熱炉
ならば何れでもよく、例えば、マッフル炉、イメージ
炉、マントルヒーター等が使用でき、加熱条件として
は、使用する炉内の温度が約３００〜５００℃で加熱時
間としては３０分〜１０時間であり、好ましくは４００
℃近傍で４〜６時間程度が収率の点から有利である。
【００１０】本発明によって得られたカーボンナノチュ
ーブの生成形態は、直径が５〜２０ｎｍで、長さが１μ
ｍ弱程度であり、その近傍に多くのグラファイト化した
炭素粒子が存在している。そして、このカーボンナノチ
ューブの生成形態はアーク放電によって生成したカーボ
ンナノチューブによく似ており、これはカーボンナノチ
ューブの生成機構が本願発明の熱分解法と従来のアーク
放電法による場合とが類似していることを示しているも
のと解される。
ーブの生成形態は、直径が５〜２０ｎｍで、長さが１μ
ｍ弱程度であり、その近傍に多くのグラファイト化した
炭素粒子が存在している。そして、このカーボンナノチ
ューブの生成形態はアーク放電によって生成したカーボ
ンナノチューブによく似ており、これはカーボンナノチ
ューブの生成機構が本願発明の熱分解法と従来のアーク
放電法による場合とが類似していることを示しているも
のと解される。
【００１１】
【実施例及び比較例】次に実施例をもって本発明を更に
具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定される
ものではない。 実施例１ エチレングリコールとクエン酸とをモル比で４：１の割
合で混合したものを２５０℃で撹拌し、エステル化反応
によって重合した。重合当初飴状の重合物より次第に粘
稠さを増し、最終段階において塊状のポリエステル重合
体が得られた。この塊状のポリエステル重合体を炉内温
度が３００〜５００℃の電気炉中で、約４時間程度加
熱、熱分解した結果、カーボンナノチューブが得られ
た。得られたカーボンナノチューブの透過型電子顕微鏡
写真（ＴＥＭ）を図１及び図２に示す。図１に示されて
いるように、カーボンナノチューブが束に成って生成し
ており、その中にグラファイト化した炭素微粒子が混在
している。更に高倍率にしたカーボンナノチューブのＴ
ＥＭ写真を図２に示す。図２よりカーボンナノチューブ
は中空の層状構造を示していることが確認される。図３
はその回折図形であるが、カーボンナノチューブに固有
のパターンを示している。
具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定される
ものではない。 実施例１ エチレングリコールとクエン酸とをモル比で４：１の割
合で混合したものを２５０℃で撹拌し、エステル化反応
によって重合した。重合当初飴状の重合物より次第に粘
稠さを増し、最終段階において塊状のポリエステル重合
体が得られた。この塊状のポリエステル重合体を炉内温
度が３００〜５００℃の電気炉中で、約４時間程度加
熱、熱分解した結果、カーボンナノチューブが得られ
た。得られたカーボンナノチューブの透過型電子顕微鏡
写真（ＴＥＭ）を図１及び図２に示す。図１に示されて
いるように、カーボンナノチューブが束に成って生成し
ており、その中にグラファイト化した炭素微粒子が混在
している。更に高倍率にしたカーボンナノチューブのＴ
ＥＭ写真を図２に示す。図２よりカーボンナノチューブ
は中空の層状構造を示していることが確認される。図３
はその回折図形であるが、カーボンナノチューブに固有
のパターンを示している。
【００１２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は塊状の炭素
系高分子を熱分解するという極めて簡単な操作によっ
て、従来のカーボンナノチューブの特性と同程度の特性
を有するカーボンナノチューブが得られ、今後適当な触
媒の使用や合成条件の最適化によって収率の向上が期待
できるので、カーボンナノチューブの構造用材料として
実用化に適した合成方法として極めて有用な方法であ
る。
系高分子を熱分解するという極めて簡単な操作によっ
て、従来のカーボンナノチューブの特性と同程度の特性
を有するカーボンナノチューブが得られ、今後適当な触
媒の使用や合成条件の最適化によって収率の向上が期待
できるので、カーボンナノチューブの構造用材料として
実用化に適した合成方法として極めて有用な方法であ
る。
【図１】実施例１で得られたカーボンナノチューブのＴ
ＥＭ写真である。
ＥＭ写真である。
【図２】図１を更に高倍率にしたカーボンナノチューブ
のＴＥＭ写真である。
のＴＥＭ写真である。
【図３】実施例１で得られたカーボンナノチューブの回
折図である。
折図である。
【図４】サッカーボール型Ｃ60カーボンクラスターの模
式図である
式図である
【図５】たまねぎ状構造（Ｂｕｃｋｙ ｏｎｉｏｎ）を
したカーボンの模式図である。
したカーボンの模式図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 塊状の炭素系高分子を熱分解することに
よってカーボンナノチューブを合成することを特徴とす
るカーボンナノチューブ及びグラファイト化した炭素粒
子の合成方法。 - 【請求項２】 炭素系高分子が主として炭素−炭素結合
を主鎖とする高分子である請求項１記載のカーボンナノ
チューブ及びグラファイト化した炭素粒子の合成方法。 - 【請求項３】 炭素系高分子がポリエステルである請求
項１記載のカーボンナノチューブ及びグラファイト化し
た炭素粒子の合成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8102037A JPH09268006A (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | カーボンナノチューブ及びグラファイト化した炭素粒子の合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8102037A JPH09268006A (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | カーボンナノチューブ及びグラファイト化した炭素粒子の合成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09268006A true JPH09268006A (ja) | 1997-10-14 |
Family
ID=14316579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8102037A Pending JPH09268006A (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | カーボンナノチューブ及びグラファイト化した炭素粒子の合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09268006A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002110402A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-12 | Shimadzu Corp | 低抗体ペーストおよび可変抵抗器 |
| JP2002544356A (ja) * | 1999-05-18 | 2002-12-24 | アトフイナ・リサーチ・ソシエテ・アノニム | 強化された高分子 |
-
1996
- 1996-04-02 JP JP8102037A patent/JPH09268006A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002544356A (ja) * | 1999-05-18 | 2002-12-24 | アトフイナ・リサーチ・ソシエテ・アノニム | 強化された高分子 |
| JP4805462B2 (ja) * | 1999-05-18 | 2011-11-02 | トータル・ペトロケミカルズ・リサーチ・フエリユイ | 強化された高分子 |
| JP2002110402A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-12 | Shimadzu Corp | 低抗体ペーストおよび可変抵抗器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fathy | Carbon nanotubes synthesis using carbonization of pretreated rice straw through chemical vapor deposition of camphor | |
| JP5775603B2 (ja) | グラフェン誘導体−カーボンナノチューブ複合材料と、その作製方法 | |
| Endo et al. | Microstructural changes induced in “stacked cup” carbon nanofibers by heat treatment | |
| JP3363759B2 (ja) | カーボンナノチューブデバイスおよびその製造方法 | |
| US7090819B2 (en) | Gas-phase process for purifying single-wall carbon nanotubes and compositions thereof | |
| JP5138742B2 (ja) | フィラメント状構造体を合成するための方法及び装置 | |
| JP4004502B2 (ja) | 極細繊維状ナノ炭素製造方法 | |
| Morishita et al. | Scanning electron microscope observation of the purification behaviour of carbon nanotubes | |
| Qiu et al. | Synthesis of double-walled carbon nanotubes from coal in hydrogen-free atmosphere | |
| CN110479310B (zh) | 用于选择性合成碳纳米管的负载型硫化钴催化剂的制备及应用 | |
| Wu et al. | High-pressure pyrolysis of melamine route to nitrogen-doped conical hollow and bamboo-like carbon nanotubes | |
| Nishino et al. | Growth of amorphous carbon nanotube from poly (tetrafluoroethylene) and ferrous chloride | |
| Komarov et al. | Carbon nanotubes: present and future | |
| KR20040095804A (ko) | 전기방사에 의한 튜브상 탄소나노섬유의 제조 | |
| Jou et al. | Preparation of carbon nanotubes from vacuum pyrolysis of polycarbosilane | |
| CN112978715A (zh) | 一种以醇类溶剂为碳源的碳纳米管及其制备方法 | |
| Nath et al. | Analysis of carbon nanotubes produced by pyrolysis of composite film of poly (vinyl alcohol) and modified fly ash | |
| JPH09268006A (ja) | カーボンナノチューブ及びグラファイト化した炭素粒子の合成方法 | |
| JP4996583B2 (ja) | 表面にグラファイトナノ構造層を有するセルロース炭化物構造体およびその合成方法 | |
| Ozdemir et al. | Polylactide/organically modified montmorillonite composite fibers | |
| JP2002220216A (ja) | 多層炭素ナノチューブ及びその製造方法 | |
| US7097821B1 (en) | Process for producing single wall nanotubes using unsupported metal catalysts and single wall nanotubes produced according to this method | |
| JP3550080B2 (ja) | 炭素材料の製造法及びその製造装置 | |
| KR101040928B1 (ko) | 소섬경 플레이트리트 탄소나노섬유 및 그 제조방법 | |
| JP2006219358A (ja) | ナノカーボン及び当該ナノカーボンの製造方法 |