KR20180064437A - 카본 나노 튜브의 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents

카본 나노 튜브의 제조 장치 및 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180064437A
KR20180064437A KR1020187011923A KR20187011923A KR20180064437A KR 20180064437 A KR20180064437 A KR 20180064437A KR 1020187011923 A KR1020187011923 A KR 1020187011923A KR 20187011923 A KR20187011923 A KR 20187011923A KR 20180064437 A KR20180064437 A KR 20180064437A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chamber
deposition
gas
carbon source
carbon nanotubes
Prior art date
Application number
KR1020187011923A
Other languages
English (en)
Inventor
다케시 하시모토
게이 다카노
Original Assignee
가부시키가이샤 메이조 나노 카본
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 가부시키가이샤 메이조 나노 카본 filed Critical 가부시키가이샤 메이조 나노 카본
Publication of KR20180064437A publication Critical patent/KR20180064437A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/825—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with gallium, indium or thallium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/26—Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/835—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with germanium, tin or lead
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/001—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
    • B01J4/002—Nozzle-type elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/008—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas
    • B01J8/1827—Feeding of the fluidising gas the fluidising gas being a reactant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1836—Heating and cooling the reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • C01B32/16—Preparation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • C01B32/16—Preparation
    • C01B32/164—Preparation involving continuous processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45557—Pulsed pressure or control pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45576—Coaxial inlets for each gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • C23C16/463—Cooling of the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/511—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using microwave discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
    • C30B25/105—Heating of the reaction chamber or the substrate by irradiation or electric discharge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/16—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/60—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
    • C30B29/602—Nanotubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00743—Feeding or discharging of solids
    • B01J2208/00769—Details of feeding or discharging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00893—Feeding means for the reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00132—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2219/00135—Electric resistance heaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00162—Controlling or regulating processes controlling the pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

Abstract

본 발명에 의해 제공되는 CNT 제조 장치(1)는 통체의 챔버(10)와, 배기관(50)에 마련된 제어 밸브(60)를 구비한다. 챔버(10)는 해당 챔버(10)의 통축 방향의 일부 범위에 마련된 반응존(20)과, 반응존(20)보다도 하류에 마련된 퇴적존(22)과, 퇴적존(22)에서의 카본 나노 튜브의 퇴적 상태를 나타내는 물성값을 검지하는 퇴적 상태 검지부(40)를 구비한다. 퇴적 상태 검지부(40)에서 검지한 물성값이 소정의 임계값 이하인 경우에는, 제어 밸브(60)를 닫아 퇴적존(22)에 카본 나노 튜브를 퇴적하고, 해당 물성값이 소정의 임계값을 넘는 경우에는, 제어 밸브(60)를 열어 퇴적존(22)에 퇴적된 카본 나노 튜브를 회수하도록 구성되어 있다.

Description

카본 나노 튜브의 제조 장치 및 제조 방법
본 발명은 이른바 화학 기상 성장법(CVD법)에 따라 카본 나노 튜브를 제조하는 기술에 관한 것이다.
또한 본 국제 출원은 2015년 10월 1일에 출원된 일본 특허 출원 제2015-196221호에 근거하는 우선권을 주장하고 있고, 그 출원의 전체 내용은 본 명세서 중에 참조로서 포함되어 있다.
카본 나노 튜브(이하, 「CNT」라고 표기하기도 함)는, 도전성, 열전도성, 기계적 강도 등이 뛰어난 특성을 가지는 점으로부터, 많은 분야로부터 주목을 끌고 있는 신소재이다. 일반적으로 CNT는, 탄소 또는 탄소를 포함하는 원료를, 필요에 따라 촉매의 존재 하에서, 고온 조건에 두는 것에 의해서 합성된다. 주된 제조 방법으로서, 레이저 증발법, 아크 방전법 및 화학 기상 성장법이 알려져 있다. 이들 중 화학 기상 성장법(즉 CVD법)은 탄소를 포함하는 원료(탄소원)를 열분해시켜 CNT를 합성하는 것이다. CVD법에 의한 CNT의 제조에 관한 종래 기술 문헌으로서 특허문헌 1을 들 수 있다. 특허문헌 1은 유동하는 기상 중에서 CNT를 제조하는 유동 기상 CVD법의 기술에 관한 것이다.
일본 특개 2013-35750호 공보
여기서, 유동 기상 CVD법을 이용해 보다 고품질인 CNT를 고수율로 제조하는 기술이 제공되면 유용하다. 본 발명은 이러한 과제를 해결할 수 있는 CNT 제조 장치의 제공을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 하나의 목적은 상기 과제를 해결할 수 있는 CNT 제조 방법의 제공이다.
본 발명에 의하면, 카본 나노 튜브를 생성시키는 카본 나노 튜브 제조 장치가 제공된다. 이 장치는, 통체의 챔버와, 상기 챔버에 개구하는 탄소원 공급구로부터 상기 챔버에 탄소원을 공급하는 탄소원 공급부와, 상기 챔버에 개구하는 가스 공급구로부터 상기 챔버에 비산화성 가스를 공급하는 가스 공급부와, 상기 챔버 내의 가스를 가스 배출구로부터 배출 가능하게 구성된 배기관과, 상기 배기관에 마련된 제어 밸브를 구비한다. 상기 챔버는, 해당 챔버의 통축 방향의 일부 범위에 마련되고 카본 나노 튜브를 생성하는 온도로 가열되는 반응존과, 상기 반응존보다도 하류에서, 또한 상기 가스 배출구보다도 상류에 마련되고 상기 생성된 카본 나노 튜브를 냉각하여 퇴적하는 퇴적존과, 상기 퇴적존에서의 카본 나노 튜브의 퇴적 상태를 나타내는 물성값을 검지하는 퇴적 상태 검지부를 갖는다. 여기서, 상기 장치는, 상기 퇴적 상태 검지부에서 검지한 카본 나노 튜브의 퇴적 상태를 나타내는 물성값이 소정의 임계값 이하인 경우에는, 상기 제어 밸브를 닫아 상기 퇴적존에 카본 나노 튜브를 퇴적하도록 구성되고, 해당 물성값이 소정의 임계값을 넘는 경우에는, 상기 제어 밸브를 열어 상기 퇴적존에 퇴적된 카본 나노 튜브를 회수하도록 구성되어 있다.
여기서, 「카본 나노 튜브(CNT)」란, 튜브상의 탄소 동소체(전형적으로는, 그래파이트 구조의 원통형 구조물)를 말하고, 특별한 형태(길이나 직경)로 한정되지 않는다. 이른바 단층 CNT, 다층 CNT, 혹은 튜브 선단이 각상(角狀)인 카본 나노혼은 여기서 말하는 CNT의 개념에 포함되는 전형예이다. 여기에 개시되는 기술은 특히, 단층 CNT의 제조에 적합하게 이용된다. 또, 본 명세서에서 CNT 제조 장치에서의 「상류」란 가스 공급구로부터 가스 배출구로 도달하는 가스 흐름의 상류를 의미하고, 「하류」란 가스 공급구로부터 가스 배출구로 도달하는 가스 흐름의 하류를 의미한다.
이러한 구성의 장치에 의하면, 제어 밸브를 닫아 퇴적존에 CNT를 퇴적(전형적으로는 챔버의 내벽에 부착)시킴으로써, 상기 퇴적존보다도 상류의 반응존 내에 탄소원을 보다 잘 머물게(즉 반응존의 하류측으로의 확산을 억제함)할 수 있고, 상기 탄소원으로부터 고품질인 CNT를 효율적으로(예를 들면 고수율로) 생성시킬 수 있다. 또, 퇴적존에서 CNT의 퇴적이 어느 정도 진행되면, 제어 밸브를 열어 퇴적존에 퇴적된 CNT를 회수함으로써, CNT를 연속해 제조할 수 있다. 즉, 상기 구성의 장치는 CNT의 연속 생산에 적합하다.
여기에 개시되는 장치의 바람직한 일 태양으로는, 상기 카본 나노 튜브를 회수하는 회수부를 추가로 구비한다. 상기 회수부는, 상기 퇴적존보다 하류에서, 또한 상기 가스 배출구보다도 상류에 배치되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 배기가스가 퇴적존으로부터 가스 배출구로 이동하는 사이에, 동일하게 퇴적존으로부터 가스 배출구로 이동하는 CNT가 회수부에 회수된다. 그 때문에, CNT를 효율적으로 회수할 수 있다.
여기에 개시되는 장치의 바람직한 일 태양으로는, 상기 회수부는, 상기 챔버의 하방에 배치된다. 그리고, 상기 퇴적존에 퇴적된 카본 나노 튜브를 상기 회수부에 낙하시키도록 구성되어 있다. 이와 같이, 배기가스의 흐름과 함께 CNT를 자중으로 낙하시킴으로써, CNT를 보다 효율적으로 회수할 수 있다.
여기에 개시되는 장치의 바람직한 일 태양으로는, 상기 카본 나노 튜브의 퇴적 상태를 나타내는 물성값은, 상기 챔버 내의 압력이다. 이와 같이 하면, 퇴적존에서의 CNT의 퇴적 상태를 간편하게 파악할 수 있다.
여기에 개시되는 장치의 바람직한 일 태양으로는, 상기 탄소원 공급구는, 상기 반응존(CNT의 제조시 즉 상기 공급구로부터 탄소원이 공급될 때에 CNT를 생성하는 온도로 가열되는 영역) 또는 그 근방에 배치되어 있다. 이와 같이 탄소원이 고온 영역에 직접 공급되는 구성으로 함으로써, 상기 탄소원으로부터 CNT를 보다 효율적으로 생성시킬 수 있다. 또, 상기 구성은 상기 탄소원으로서 상온에서 액체인 재료를 이용하는 경우에, 탄소원 공급구로부터 공급된 탄소원의 액체를 단시간에 가스(증기)화하는데 있어서 유리하다. 따라서, 이러한 재료를 탄소원으로 이용한 CNT의 제조에도 바람직하게 이용될 수 있다. 특히, 상기 탄소원으로서 상온에서 액체인 재료(예를 들면 톨루엔)를 이용해 CNT를 제조하는 장치로서 유용하다.
여기에 개시되는 장치의 바람직한 일 태양으로는, 상기 탄소원 공급부는, 상기 반응존 내를 연장하여 상기 탄소원 공급구(반응존 또는 그 근방에 배치되어 있는 것이 바람직하다)로 이어지는 탄소원 도입관을 구비한다. 이러한 구성에 의하면, 탄소원 공급구로부터 상기 탄소원 도입관의 벽면을 통해서 상기 반응존의 열을 상기 도입관 내의 탄소원에 전하고, 이것에 의해 탄소원 공급구로부터 공급된 탄소원(액체)을 단시간에 가스화할 수 있다. 이것은 해당 장치를 연속 운전(즉 CNT를 연속 생산)하는데 있어서 유리하다. 예를 들면, 보다 장시간에 걸쳐서 CNT를 적절히 제조할 수 있다. 상기 탄소원으로서 상온에서 액체(예를 들면 톨루엔)를 이용하는 경우에는, 상기 구성을 채용하는 것에 의한 효과가 특히 잘 발휘될 수 있다.
여기에 개시되는 장치의 바람직한 일 태양으로는, 상기 가스 공급부는, 상기 반응존 내를 연장하여 상기 가스 공급구로 이어지는 가스 공급관을 구비한다. 그리고, 상기 가스 공급관 및 상기 탄소원 도입관은 해당 가스 공급관을 외관으로 하고, 해당 탄소원 도입관을 내관으로 하는 이중관 구조를 갖는다. 이와 같이 하면, 가스 공급구로부터 공급된 비산화성 가스가, 탄소원 공급구로부터 공급된 탄소원(액체)에 접촉하고, 상기 탄소원의 가스화 및 확산이 촉진된다. 이것에 의하여, 가스화한 탄소원을 반응존 내로 보다 잘 분산시킬 수 있다. 따라서, 보다 고품질인 CNT를 효율적으로(예를 들면 고수율로) 생성시킬 수 있다.
여기에 개시되는 장치의 바람직한 일 태양으로는, 상기 가스 공급부는, 상기 가스 공급구로부터 상기 챔버에 비산화성 가스와 함께 탄소원 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 직경(예를 들면 2 nm 이하, 전형적으로는 1 nm~2 nm 정도)이 균일하게 제어된 CNT를 효율적으로 생성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 또, 통체의 챔버에 탄소원 및 비산화성 가스를 공급해 카본 나노 튜브를 생성시키는 카본 나노 튜브의 제조 방법이 제공된다.
그 방법에서, 상기 챔버에는, 해당 챔버의 통축 방향의 일부 범위에 마련되고 카본 나노 튜브를 생성하는 온도로 가열되는 반응존과, 해당 반응존보다도 하류에서, 또한 챔버 내의 가스를 배출하는 가스 배출구보다도 상류에 마련되고 상기 생성된 카본 나노 튜브를 냉각하여 퇴적하는 퇴적존과, 해당 퇴적존에서의 카본 나노 튜브의 퇴적 상태를 나타내는 물성값을 검지하는 퇴적 상태 검지부가 마련되어 있다.
여기서, 이하의 공정:
상기 퇴적존에서의 카본 나노 튜브의 퇴적 상태를 나타내는 물성값이 소정의 임계값 이하인 경우에, 상기 가스 배출구에 연결된 배기관의 제어 밸브를 닫아 상기 퇴적존에 카본 나노 튜브를 퇴적하는 것(퇴적 공정); 및,
해당 물성값이 소정의 임계값을 넘는 경우에, 상기 제어 밸브를 열어 상기 퇴적존에 퇴적된 카본 나노 튜브를 회수하는 것(회수 공정);
을 포함한다.
이러한 방법에 의하면, 상기 퇴적 공정과 상기 회수 공정을 반복해 실시함으로써, 고품질인 CNT를 연속해 효율적으로(예를 들면 고수율로) 얻을 수 있다.
바람직한 일 태양으로는, 상기 챔버의 하방에는, 회수부가 배치되어 있다. 상기 카본 나노 튜브를 회수하는 공정에서는, 상기 퇴적존에 퇴적된 카본 나노 튜브를 상기 회수부에 낙하시켜도 된다. 또 바람직한 일 태양으로는, 상기 카본 나노 튜브의 퇴적 상태를 나타내는 물성값은, 상기 챔버 내의 압력이다.
도 1은 일 실시 형태에 관한 CNT 제조 장치의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 2는 일 실시 형태에 관한 CNT 제조 장치의 제어 플로우도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 의한 실시 형태를 설명한다. 이하의 도면에서는, 동일한 작용을 나타내는 부재·부위에는 동일한 부호를 붙여서 설명하고 있다. 또한 각 도면에서의 치수 관계(길이, 폭, 두께 등)는 실제의 치수 관계를 반영하는 것은 아니다. 또한 본 명세서에서 특별히 언급하고 있는 사항 이외의 사항으로서 본 발명의 실시에 필요한 사항(예를 들면, 반응존의 온도나 압력 등의 반응 조건을 조절하기 위한 구체적인 조작 방법 등의 CVD법에 관한 일반적 사항 등)은 해당 분야에서의 종래 기술에 근거하는 당업자의 설계 사항으로서 파악될 수 있다. 본 발명은 본 명세서에 개시되어 있는 내용과 해당 분야에서의 기술 상식에 근거해 실시할 수 있다.
(제1 실시 형태)
여기에 개시되는 CNT 제조 장치의 바람직한 한 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 CNT 제조 장치(1)는 CNT를 유동하는 기상 중에서 생성시키는 CNT 제조 장치이다. 이 장치(1)는 통체의 챔버(10)와, 챔버(10)에 개구하는 탄소원 공급구(32)로부터 상기 챔버(10)에 탄소원(A)을 공급하는 탄소원 공급부(30)와, 챔버(10)에 개구하는 가스 공급구(82)로부터 상기 챔버(10)에 비산화성 가스를 공급하는 가스 공급부(80)와, 챔버(10) 내의 가스를 배출 가능하게 구성된 배기관(50)과, 배기관(50)에 마련된 제어 밸브(60)와, 제어 밸브(60)에 전기적으로 접속된 제어부(90)를 구비하고 있다.
＜탄소원 공급부＞
탄소원 공급부(30)는 챔버(10)에 개구하는 탄소원 공급구(32)로부터 상기 챔버(10)에 탄소원(A)을 공급(예를 들면 분무)하는 것으로 구성되어 있다. 이 실시 형태에서는, 탄소원 공급부(30)는 챔버(10) 내의 후술하는 반응존(20) 내를 연장하여 탄소원 공급구(32)로 이어지는 탄소원 도입관(34)을 구비하고 있다. 탄소원 도입관(34)의 선단에 마련된 탄소원 공급구(32)는, 반응존(20) 또는 그 근방에 개구하고 있다. 탄소원 도입관(34)의 선단에 마련된 탄소원 공급구(32)는, 챔버(10)의 상류측에 개구하고 있다. 이와 같이 탄소원(A)이, 반응존(20)(고온 영역)에 직접 공급되는 구성으로 함으로써, 탄소원 공급구(32)로부터 공급된 탄소원(전형적으로는 액체)(A)을 단시간에 가스(증기)화해 상기 탄소원(A)로부터 CNT를 보다 효율적으로 생성시킬 수 있다. 또, 탄소원 도입관(34)을 이용함으로써, 탄소원 공급구(32)로부터 탄소원 도입관(34)의 벽면을 통해서 반응존(20)의 열을 상기 도입관(34) 내의 탄소원(액체)(A)에 전하고, 이것에 의해 탄소원 공급구(32)로부터 공급된 탄소원(A)을 단시간에 가스화할 수 있다.
여기에 개시되는 기술에서의 탄소원으로서는, CVD법에 의해 CNT를 생성 가능한 여러 가지의 탄소(C) 함유 재료를 이용할 수 있다. 상온(25℃)에서 액체의 형태를 취하는 탄소원이 바람직하다. 예를 들면, 톨루엔, 벤젠, 크실렌, 나프탈렌, 안트라센, 테트랄린 등의 방향족 탄화수소; 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 운데칸, 도데칸, 트리데칸, 테트라데칸, 펜타데칸, 헥사데칸, 헵타데칸 등의 비환식 포화 지방족 탄화수소; 데칼린, 시클로헥산, 헥산, 테트라데카히드로페난트렌 등의 환식 포화 지방족 탄화수소; 이들 혼합물; 등을 탄소원으로서 이용할 수 있다. 탄소 함유율이 높은 탄소원의 사용이 바람직하다. 예를 들면, 톨루엔이나 벤젠 등을 탄소원으로서 바람직하게 이용할 수 있다. 이들 탄소원은 탄소원 공급구(32)로부터 챔버(10)의 반응존(20)에 공급된 후, 단시간에 가스(증기)화할 수 있는 점에서 바람직하다.
탄소원 공급부(30)는 탄소원 공급구(32)로부터 챔버(10)에 상술한 탄소원과 함께 촉매 금속 또는 촉매 금속 화합물을 공급할 수 있다. 상기 촉매 금속으로서는, CVD법에서 탄소원(예를 들면 톨루엔)의 열분해를 촉매할 수 있는 1종 또는 2종 이상의 금속을 사용할 수 있다. 예를 들면, 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 스칸듐(Sc), 티탄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 구리(Cu) 등으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 촉매 금속으로서 이용할 수 있다. Fe 및 Co의 적어도 한쪽을 사용하는 것이 바람직하다. 이것에 의해서, 보다 품질이 좋은 생성물이 얻어진다. 또, CNT의 생성 속도를 보다 높일 수 있다. 촉매 금속 화합물로서는, 유기 천이 금속 화합물, 무기 천이 금속 화합물 등을 들 수 있다. 유기 천이 금속 화합물로서는, 페로센, 니켈로센, 코발토센, 철카르보닐, 아세틸아세토네이트철, 올레인산철 등이 예시된다. 그 중에서도 페로센을 사용하는 것이 바람직하다.
탄소원 공급부(30)는 탄소원 공급구(32)로부터 챔버(10)에 상술한 탄소원 및 촉매 금속과 함께 황 화합물을 공급할 수 있다. 황 화합물로서는, 유기 황 화합물, 무기 황 화합물 등을 들 수 있다. 유기 황 화합물로서는, 티오펜, 티아나프텐, 벤조티오펜 등의 함황 복소환식 화합물이 예시된다. 또, 무기 황 화합물로서는, 예를 들면 황화수소 등이 예시된다. 그 중에서도 티오펜을 사용하는 것이 바람직하다. 이것에 의해서, 상기 촉매 금속과의 상호작용에 의해서, CNT의 생성 속도를 보다 높일 수 있다.
＜가스 공급부＞
가스 공급부(80)는 챔버(10)에 개구하는 가스 공급구(82)로부터 상기 챔버(10)에 비산화성 가스(캐리어 가스)를 공급하는 것으로서 구성되어 있다. 이 실시 형태에서는, 가스 공급부(80)는 반응존(20) 내를 연장하여 가스 공급구(82)로 이어지는 가스 공급관(84)을 구비하고 있다. 가스 공급관(84)의 선단에 마련된 가스 공급구(82)는, 반응존(20) 또는 그 근방에 개구하고 있다. 가스 공급관(84)의 선단에 마련된 가스 공급구(82)는, 챔버(10)의 상류측에 개구하고 있다.
가스 공급구(82)로부터 챔버(10)에 공급되는 캐리어 가스로서는, 비산화성 가스를 이용하는 것이 적당하다. 환언하면, 환원성 가스 및 불활성 가스로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 캐리어 가스로서 사용하는 것이 바람직하다. 환원성 가스로서는, 수소(H2) 가스, 암모니아(NH3) 가스 등을 예시할 수 있다. 불활성 가스로서는, 아르곤(Ar) 가스, 질소(N2) 가스, 헬륨(He) 가스 등을 예시할 수 있다. 여기에 개시되는 제조 방법의 바람직한 일 태양으로는, 상기 캐리어 가스로서 환원성 가스(예를 들면 H2 가스)를 사용한다.
또, 가스 공급구(82)로부터 챔버(10)에 공급되는 비산화성 가스는, 상온에서 기체인 탄소원 가스를 포함하고 있어도 된다. 탄소원 가스로서는, 전술한 탄소원 공급구(32)로부터 챔버(10)에 공급되는 탄소원보다도 낮은 온도에서 열분해하는 것이 바람직하다. 그와 같은 성질을 가지는 탄소원 가스로서, 이중 결합을 가지는 에틸렌, 프로필렌, 삼중 결합을 가지는 아세틸렌 등의 불포화 지방족 탄화수소를 들 수 있다. 이들 혼합물을 탄소원 가스로서 이용해도 된다. 이러한 탄소원 가스와, 전술한 액체의 탄소원을 병용함으로써, 직경(예를 들면 2 nm 이하, 전형적으로는 1 nm~2 nm 정도)이 균일하게 제어된 CNT를 효율적으로 생성할 수 있다.
바람직한 일 태양으로는, 상기 가스 공급부(80) 및 상기 탄소원 공급부(30)는 가스 공급관(84)을 외관으로 하고, 탄소원 도입관(34)을 내관으로 하는 이중관 구조를 갖는다. 환언하면, 가스 공급관(84)의 선단에 마련된 가스 공급구(82)와, 탄소원 도입관(34)의 선단에 마련된 탄소원 공급구(32)가 동심원상으로 배치되어 있다. 이 예에서는, 탄소원 도입관(34)의 선단에 마련된 탄소원 공급구(32)가, 가스 공급관(84)의 선단에 마련된 가스 공급구(82)보다도 하류측(하방)으로 돌출되어 있다. 이러한 구성은 탄소원으로서 상온에서 액체인 재료를 이용하는 경우에, 탄소원 공급구(32)로부터 공급된 탄소원의 액체를 가스(증기)화 및 확산하는데 있어서 유리하다. 즉, 가스 공급관(84)을 외관으로 하고, 탄소원 도입관(34)을 내관으로 하는 이중관 구조로 함으로써, 가스 공급구(82)로부터 공급된 비산화성 가스가, 탄소원 공급구(32)로부터 공급된 탄소원(액체)에 접촉하고, 상기 탄소원(액체)의 가스화 및 확산이 촉진된다. 이것에 의하여, 가스화한 탄소원을 반응존(20) 내로 보다 잘 분산시킬 수 있다. 따라서, 보다 고품질인 CNT를 효율적으로(예를 들면 고수율로) 생성시킬 수 있다.
＜배기관＞
배기관(50)은 챔버(10)의 후술하는 퇴적존(22)보다도 하류에 배치된 가스 배출구(52)로부터 챔버(10) 내의 가스를 배출 가능하게 구성되어 있다. 이 실시 형태에서는, 챔버(10)의 하류측(하방)에 연결된 후술하는 회수부(회수 용기)(70)의 측면에 배기관(50)의 가스 배출구(52)가 개구하고 있다. 또, 배기관(50)의 도상에는, 제어 밸브(60)가 마련되어 있다. 이 제어 밸브(예를 들면 전자 밸브)(60)는 제어부(90)에 전기적으로 접속되고, 제어부(90)의 제어에 의해 개폐 자재(自在)로 구성되어 있다. 제어 밸브(60)는 통상의 사용시(즉 CNT의 제조시)에서는 닫힌 상태로 제어되고 있다. 그리고, 후술하는 CNT를 회수할 때에, 닫힌 상태로부터 열린 상태로 전환된다. 또, 이 실시 형태에서는, 배기관(50)은 제어 밸브(60)를 경유하지 않는 바이패스관(54)을 구비하고 있다. 이것에 의하여, 제어 밸브(60)가 닫힌 상태여도, 바이패스관(54)을 통해서 가스 배출구(52)로부터 일정량의 가스가 배출되게 되어 있다. 바람직한 일 태양으로는, 가스 공급구(82)로부터 챔버(10)에 공급되는 비산화성 가스(캐리어 가스)의 양과, 제어 밸브(60)를 닫은 상태에서 가스 배출구(52)로부터 바이패스관(54)을 통해서 배출되는 가스(상기 캐리어 가스 외에, 탄소원의 열분해에 의해 생긴 반응 가스나 미반응의 탄소원 등을 포함할 수 있다)의 양과의 밸런스를 적절히 설정함으로써, 가스화한 탄소원이 반응존(20)보다도 상류측 및 하류측에 확산하지 않게(환언하면, 가스화한 탄소원을 반응존(20) 내에 머물게 하도록) 가스화한 탄소원의 이동을 컨트롤할 수 있다.
＜챔버＞
챔버(10)는 전형적으로는 직관상(直管狀)으로(즉, 축이 직선상으로 연장되도록) 형성되어 있고, 그 단면 형상은 원형, 타원형, 란형(卵型), 장원형 등의 둥근 모양을 띤 형상인 것이 바람직하다. 혹은 상기 단면 형상이 다각(바람직하게는 육각 이상, 예를 들면 육각~20각) 형상이어도 된다. 챔버(10)의 내경 및 길이는, 소망하는 CNT 생산 능력이나 설비 코스트 등을 고려해 적절히 설정할 수 있다. CNT를 효율적으로 생성시킨다는 관점으로부터, 여기에 개시되는 CNT 제조 장치는, 예를 들면, 내경이 대략 50 mm~500 mm인 통체를 이용하는 양태로 바람직하게 실시할 수 있다. 통상은 챔버(10)의 내경을 대략 50 mm~200 mm로 하는 것이 바람직하다. 챔버(10)의 길이는, 내경의 대략 1배 이상(전형적으로는 1~10배 정도)의 길이로 할 수 있다. 본 실시 형태의 장치(1)에서의 챔버(10)의 길이는 약 1400 mm이며, 그 중 반응존(20)의 길이는 약 800 mm, 퇴적존(22)의 길이는 약 400 mm이다. 챔버(10)의 구성 재질로서는, 상기 CNT 생성 온도에 알맞은 내열성을 가지고, 또한 화학적 안정성이 높은 것을 적절히 채용할 수 있다. 특히 바람직한 재질로서 세라믹스를 들 수 있다. 챔버(10)의 상류측의 개구는, 상류 덮개(12)에 의해서 막혀 있다. 한편, 챔버(10)의 하류단(端)은 개구 상태로 되어 있다.
＜반응존＞
반응존(20)은 챔버(10) 내에서 CNT를 생성하는 온도로 가열되는 존이다. 이 실시 형태에서는, 챔버(10)의 통축 방향의 일부 범위(여기에서는 상부 및 중앙부)는 히터(3)에 의해서 둘러싸여 있고, 이 둘러싸인 영역의 내측에 위치하는 부분이 반응존(20)으로 되어 있다. 히터(3)는 반응존(20)을 CNT의 생성에 적절한 온도(전형적으로는 대략 500~2000℃, 바람직하게는 대략 1000~1600℃, 예를 들면 대략 1100~1200℃)로 가열 가능하면 되고, 그 형상이나 가열 방식은 특별히 한정되지 않는다. 바람직하게 사용할 수 있는 히터(3)의 일례로서 전기로를 들 수 있다. 본 실시 형태에서는, 히터(3)로서 단면 형상이 대략 반원형인 두 개의 전기로를 사용하고, 이들 전기로를 마주보게 하여 챔버(10)의 일부 범위를 둘러싸도록 구성되어 있다. 반응존(20)을 CNT가 생성하는 온도로 가열함으로써, 탄소원 공급구(32)로부터 공급된 탄소원이 가스(증기)화, 추가로 열분해되어 CNT가 생성된다.
＜퇴적존＞
퇴적존(22)은, 챔버(10) 내에서 반응존(20)보다도 하류에 마련되고 생성된 CNT(24)를 냉각하여 퇴적하는 존이다. 즉, 반응존(20)에서 탄소원을 열분해함으로써 생성된 CNT(24)는, 퇴적존(22)으로 이동해 냉각되고 전형적으로는 챔버(10)의 출구 부근에 퇴적한다. 이것에 수반해 챔버(10)의 출구 부근이 CNT(24)에 의해서 점차 두껍게 덮인다. 퇴적존(22)을 강제적으로 냉각하기 위한 냉각 기구(예를 들면 수냉 쟈켓)를 퇴적존(22)의 주위에 배치해도 된다. 이와 같이 하면, 퇴적존(22)에 CNT(24)를 효율적으로 퇴적할 수 있다. 이와 같이, 반응존(20)보다도 하류의 퇴적존(22)을 CNT에 의해서 두껍게 덮음(나아가서는 폐색 상태에 가깝게 함)으로써, 가스화한 탄소원이 반응존(20) 내에 머물기 쉬워진다(즉, 반응존(20)의 하류측으로의 확산이 억제된다). 이것으로부터, 상기 탄소원으로부터 고품질인 CNT를 보다 효율적으로(예를 들면 고수율로) 생성시킬 수 있다. 또, 퇴적존(22)에 퇴적한 CNT는, 전술한 제어 밸브(전자 밸브)(60)를 열린 상태로 전환함으로써, 회수하는 것이 가능하다. 즉, 제어 밸브(60)를 열린 상태로 전환하면, 반응존(20)에 모인 대량의 고압 가스(가스화한 탄소원 및 비산화성 가스)가 퇴적존(22) 및 후술하는 회수부(70)를 거쳐 가스 배출구(52)로부터 배출된다. 이 가스 흐름을 타고, 퇴적존(22)에 퇴적된 CNT를 회수부(70)까지 이동시켜, 회수부(70)에서 회수할 수 있다.
＜퇴적 상태 검지부＞
퇴적 상태 검지부(40)는 퇴적존(22)에서의 CNT의 퇴적 상태를 나타내는 물성값을 검지하는 것으로서 구성되어 있다. 퇴적 상태 검지부(40)는 CNT의 퇴적 상태를 나타내는 물성값을 검지할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 이 실시 형태에서는, 퇴적 상태 검지부(40)는 압력 센서(40)이다. 즉, 퇴적존(22)이 CNT로 두껍게 덮여 폐색 상태에 가까워지면, 가스화한 탄소원 및 비산화성 가스가 반응존(20) 내에 머물기 때문에, 챔버(10) 내의 압력이 상승한다. 따라서, 챔버(10) 내의 압력을 계측함으로써, 퇴적존(22)에서의 CNT의 퇴적 상태를 파악할 수 있다. 압력 센서(40)는 퇴적존(22)보다도 상류측에 배치되어 있으면 된다. 이 실시 형태에서는, 압력 센서(40)는 챔버(10)의 상류측을 차지하는 상류 덮개(12)의 하면에 장착되어 있다.
＜회수부＞
본 실시 형태에 관한 장치(1)는 제어 밸브(60)를 열린 상태로 전환했을 때에, 퇴적존(22)으로부터 하류측으로 보내져 온 CNT를 회수하는 회수부(70)를 구비하고 있다. 회수부(70)는 퇴적존(22)보다 하류에서, 또한 가스 배출구(52)보다도 상류에 배치되어 있다. 이와 같이 하면, 배기가스가 퇴적존(22)으로부터 가스 배출구(52)에 이동하는 사이에 CNT를 효율적으로 회수할 수 있다. 이 실시 형태에서는, 회수부(70)는 회수 용기(70)이다. 회수 용기(70)의 측면에는 가스 배출구(52)가 개구하고 있다. 또, 회수 용기(70)는 상방이 개구한 상태로, 챔버(10)의 하류단에 연결되어 있다. 즉, 회수 용기(70)는 상방이 개구한 상태로, 퇴적존(22)의 하방에 배치되어 있다. 그리고, 제어 밸브(60)를 열린 상태로 전환했을 때에, 퇴적존(22)에 퇴적한 CNT를 회수 용기(70)에 낙하시키도록 구성되어 있다. 이와 같이, CNT를 자중으로 낙하시킴으로써, CNT를 보다 효율적으로 회수할 수 있다. 회수부(70)는 CNT를 회수하기 쉽게 메쉬스틸 등의 포착 기구를 구비하고 있어도 된다.
＜제어부＞
제어부(90)는 퇴적 상태 검지부(이 예에서는 압력 센서)(40)에서 검지한 CNT의 퇴적 상태를 나타내는 물성값(여기에서는 챔버(10)의 내압)이 소정의 임계값 이하인 경우에는, 제어 밸브(60)를 닫아 퇴적존(22)에 CNT를 퇴적하도록 구성되어 있다. 또, 해당 CNT의 퇴적 상태를 나타내는 물성값이 소정의 임계값을 넘는 경우에는, 제어 밸브(60)를 열어 퇴적존(22)에 퇴적된 CNT를 회수부(70)까지 이동시켜, 상기 회수부(70)에서 회수하도록 구성되어 있다. 제어부(90)의 전형적인 구성에는, 적어도, 이러한 제어를 실시하기 위한 프로그램을 기억한 ROM(Read Only Memory)과, 그 프로그램을 실행 가능한 CPU(Central Processing Unit)와, 일시적으로 데이터를 기억하는 RAM(random access memory)와, 도시하지 않는 입출력 포트가 포함된다. 상기 제어부(90)에는, 전술한 퇴적 상태 검지부(압력 센서)(40) 등에서의 각종 신호(출력) 등이 입력 포트를 통해서 입력된다. 또, 상기 제어부(90)에서는, 제어 밸브(60)에 대한 개폐 구동 신호 등이 출력 포트를 통해서 출력된다. ROM에는, 제어 밸브의 개폐의 판단 기준이 되는 압력의 임계값 등이 기억되어 있다.
이와 같이 구성된 CNT 제조 장치(1)의 동작에 대해 설명한다. 도 2는, 본 실시 형태에 관한 제어부(90)의 CPU에 의해 실행되는 제어 밸브의 개폐 제어 처리 루틴의 일례를 나타내는 순서도이다. 이 개폐 제어 처리 루틴은 장치(1)가 가동한 직후부터 소정 시간마다 반복 실행된다.
도 2에 나타내는 처리 루틴이 실행되면, 제어부(90)는 우선, 스텝(S10)에서, 압력 센서(40)로부터 입력되는 신호를 읽어내, 챔버(10) 내의 압력을 측정한다. 그 다음에, 스텝(S20)에서, 상기 압력 센서(40)로 계측한 압력의 측정값이, 소정의 임계값을 넘고 있는지 여부를 판단한다. 압력 센서(40)로 계측한 압력의 측정값이, 소정의 임계값을 넘지 않은 경우(「NO」의 경우), 제어부(90)는 퇴적존(22)에 퇴적한 CNT를 회수하는 타이밍이 아니라고 판단하고, 스텝(S30)으로 진행되어 제어 밸브(60)를 닫힌 상태로 한다. 이것에 의하여, 퇴적존(22)에 CNT가 퇴적된다. CNT가 퇴적존(22)에 퇴적한 상태에서는, 반응존(20) 내에 가스화한 탄소원이 보다 잘 머물기 때문에, 고품질인 CNT를 효율적으로 생성할 수 있다.
한편, 압력 센서(40)로 계측한 압력의 측정값이, 소정의 임계값을 넘고 있는 경우(「YES」의 경우), 제어부(90)는 퇴적존(22)에 퇴적한 CNT를 회수하는 타이밍으로 판단하고, 스텝(S40)으로 진행되어 제어 밸브(60)를 열린 상태로 한다. 이것에 의하여, 퇴적존(22)에 퇴적한 CNT가 가스 흐름과 함께 하류측으로 이동해 회수부(70)에 회수된다. 이와 같이 하여, 퇴적존(22)에 퇴적한 CNT를 적절한 타이밍에 회수할 수 있다. 그 후, 다시 스타트로 돌아오고, 이후 스텝(S10)~스텝(S40)의 조작이 반복된다.
상기 장치(1)에 의하면, 제어 밸브(60)를 닫아 퇴적존(22)에 CNT를 퇴적(전형적으로는 챔버의 내벽에 부착)시킴으로써, 상기 퇴적존(22)보다도 상류의 반응존(20) 내에 탄소원을 보다 잘 머물게(즉 반응존(20)의 하류측으로의 확산을 억제함)할 수 있고, 상기 탄소원으로부터 고품질인 CNT를 효율적으로(예를 들면 고수율로) 생성시킬 수 있다. 또, 퇴적존(22)에 CNT의 퇴적이 어느 정도 진행되면, 제어 밸브(60)를 열어 퇴적존(22)에 퇴적된 CNT를 회수함으로써, CNT를 연속해 제조할 수 있다. 즉, 상기 구성의 장치(1)는 CNT의 연속 생산에 적합하다.
여기서 개시되는 기술에 의하면, 통체의 챔버(10)에 탄소원 및 비산화성 가스를 공급해 카본 나노 튜브를 생성시키는 카본 나노 튜브의 제조 방법이 제공될 수 있다.
그 방법에서, 상기 챔버(10)에는, 해당 챔버(10)의 통축 방향의 일부 범위에 마련되고 카본 나노 튜브를 생성하는 온도로 가열되는 반응존(20)과, 해당 반응존(20)보다도 하류에서, 또한 챔버(10) 내의 가스를 배출하는 가스 배출구(52)보다도 상류에 마련되고 생성된 카본 나노 튜브를 냉각하여 퇴적하는 퇴적존(22)과, 해당 퇴적존(22)에서의 카본 나노 튜브의 퇴적 상태를 나타내는 물성값을 검지하는 퇴적 상태 검지부(40)가 마련되어 있다.
여기서, 이하의 공정:
상기 퇴적존(22)에서의 카본 나노 튜브의 퇴적 상태를 나타내는 물성값이 소정의 임계값 이하인 경우에, 상기 가스 배출구(52)에 연결된 배기관(50)의 제어 밸브(60)를 닫아 상기 퇴적존(22)에 카본 나노 튜브를 퇴적하는 것(퇴적 공정); 및,
해당 물성값이 소정의 임계값을 넘는 경우에, 상기 제어 밸브(60)를 열어 상기 퇴적존(22)에 퇴적된 카본 나노 튜브를 회수하는 것(회수 공정);
을 포함한다.
이러한 방법에 의하면, 상기 퇴적 공정과 상기 회수 공정을 반복해 실시함으로써, 고품질인 CNT를 연속해 효율적으로(예를 들면 고수율로) 얻을 수 있다.
(제2 실시 형태)
이상, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 CNT 제조 장치(1)에서 실행되는 제어 밸브의 개폐 제어에 대해 설명했다. 다음에, 본 발명의 다른 일 실시 형태에 따른 CNT 제조 장치(1)에 의해서 실행 가능한 제어 밸브의 개폐 제어에 대해 설명한다.
이 실시 형태에서는, 챔버(10)의 퇴적존(22)에서의 CNT의 퇴적 상태를 나타내는 물성값이, 촬상(撮像) 장치(40)로 촬상한 퇴적존(22)의 화상으로부터 산출된 CNT의 퇴적량인 점에서, 상술한 실시 형태 1과는 상위하다.
즉, 이 실시 형태에서는, 촬상 장치(40)를 이용해 CNT의 퇴적 상태를 직접적으로 파악한다. 촬상 장치(40)로서는, 챔버(10)의 외부로부터 퇴적존(22)의 주변을 고해상도로 촬상할 수 있는 것이면 특별히 한정하는 경우 없이 사용할 수 있다. 예를 들면 CCD 이미지 센서나 CMOS 이미지 센서 등을 이용한 공지의 촬상 장치(카메라)를 사용할 수 있다. 촬상 장치(40)는 CNT가 제조되고 있는 과정의 퇴적존(22)에서의 CNT의 퇴적 상태를 촬상 데이터로서 취입하고, 이 촬상 데이터를 제어부(90)에 송신한다. 바람직한 일 태양으로는, 촬상 장치(40)는 CNT의 퇴적 방향(챔버(10)의 지름 방향)으로 직교하는 방향에서(예를 들면 챔버(10)의 상류 덮개(12)에 촬상 장치(40)를 설치하고, 해당 개소로부터 하방을 향해서) 퇴적존(22)을 촬상하도록 구성되어 있다. 이와 같이 하면, 퇴적존(22)에 퇴적한 CNT의 퇴적 상태를 보다 정확하게 촬상할 수 있다. 또, 촬상 장치(40)는 CNT가 제조되고 있는 과정의 퇴적존(22)을 계속적(경시적)으로 촬상하도록 구성되어 있다. 촬상 장치(40)는 퇴적존(22)에서의 CNT의 퇴적 상태를 촬상 데이터로서 계속적(경시적)으로 취입하고, 이 촬상 데이터를 제어부(90)에 계속적(경시적)으로 송신한다. 또한 여기서 말하는 「계속적으로」란, 촬상이 중단되는 경우 없이 실시되는 태양 외에, 촬상이 일정 시간마다 단속적으로 계속해 실시되는 것을 포함한다.
상기 구성에 의하면, 퇴적존(22)에 퇴적한 CNT의 퇴적 상태를 보다 직접 또한 정확하게 파악할 수 있다. 그 때문에, 퇴적존(22)에 퇴적한 CNT를 적절한 타이밍에 회수할 수 있다.
이상, 본 발명의 구체예를 상세하게 설명했지만, 이들은 예시에 지나지 않고, 청구의 범위를 한정하는 것은 아니다. 청구의 범위에 기재된 기술에는, 이상에 예시한 구체예를 여러 가지로 변형, 변경한 것이 포함된다.
예를 들면, 상술한 실시 형태에서는, 챔버(10)의 퇴적존(22)에서의 CNT의 퇴적 상태를 나타내는 물성값이, 압력 센서로 계측한 챔버(10) 내의 압력, 또는 촬상 장치로 촬상한 퇴적존(22)의 화상으로부터 산출된 CNT의 퇴적량인 경우를 예시했다. 그러나, 퇴적존(22)에서의 CNT의 퇴적 상태를 나타내는 물성값은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 챔버(10) 내의 온도 등의 물성값에 의해서 CNT의 퇴적 상태를 파악해도 된다.
또, 상기 실시 형태에서는, 챔버(10)의 하방에 회수 용기(70)를 마련하고 있지만, 이러한 회수 용기(70)는 생략해도 상관없다. 또한, CNT 제조 장치(1)를 구성하는 챔버(10)의 재질은 상기 실시 형태와 같은 세라믹스에 전혀 한정되는 것이 아니고, 적절히 변경이 가능하다는 것은 말할 필요가 없다. 그 외에, 챔버(10), 탄소원 도입관(34), 가스 공급관(84), 히터(3), 회수 용기(70)의 형상 등의 구체적인 구성도, 모두 본 발명의 의도하는 범위 내에서 임의로 설계 변경 자재이다.
본 발명에 의하면, CVD법을 적용해 CNT를 효율적으로 제조하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 카본 나노 튜브를 생성시키는 카본 나노 튜브 제조 장치로서,
    통체의 챔버와,
    상기 챔버에 개구하는 탄소원 공급구로부터 상기 챔버에 탄소원을 공급하는 탄소원 공급부와,
    상기 챔버에 개구하는 가스 공급구로부터 상기 챔버에 비산화성 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    상기 챔버 내의 가스를 가스 배출구로부터 배출 가능하게 구성된 배기관과,
    상기 배기관에 마련된 제어 밸브
    를 구비하고,
    상기 챔버는,
    해당 챔버의 통축 방향의 일부 범위에 마련되고 카본 나노 튜브를 생성하는 온도로 가열되는 반응존과,
    상기 반응존보다도 하류에서, 또한 상기 가스 배출구보다도 상류에 마련되고 상기 생성된 카본 나노 튜브를 냉각하여 퇴적하는 퇴적존과,
    상기 퇴적존에서의 카본 나노 튜브의 퇴적 상태를 나타내는 물성값을 검지하는 퇴적 상태 검지부
    를 구비하며,
    여기서, 상기 퇴적 상태 검지부에서 검지한 카본 나노 튜브의 퇴적 상태를 나타내는 물성값이 소정의 임계값 이하인 경우에는, 상기 제어 밸브를 닫아 상기 퇴적존에 카본 나노 튜브를 퇴적하도록 구성되고,
    해당 물성값이 소정의 임계값을 넘는 경우에는, 상기 제어 밸브를 열어 상기 퇴적존에 퇴적된 카본 나노 튜브를 회수하도록 구성되어 있는, 카본 나노 튜브 제조 장치.
  2. 청구항 1에서,
    상기 카본 나노 튜브를 회수하는 회수부를 추가로 구비하고,
    상기 회수부는, 상기 퇴적존보다 하류에서, 또한 상기 가스 배출구보다도 상류에 배치되어 있는 장치.
  3. 청구항 2에서,
    상기 회수부는, 상기 챔버의 하방에 배치되고,
    상기 퇴적존에 퇴적된 카본 나노 튜브를 상기 회수부에 낙하시키도록 구성되어 있는 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에서,
    상기 카본 나노 튜브의 퇴적 상태를 나타내는 물성값은, 상기 챔버 내의 압력인 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에서,
    상기 탄소원 공급구는, 상기 반응존 또는 그 근방에 배치되어 있는 장치.
  6. 청구항 5에서,
    상기 탄소원 공급부는, 상기 반응존 내를 연장하여 상기 탄소원 공급구로 이어지는 탄소원 도입관을 구비하는 장치.
  7. 청구항 6에서,
    상기 가스 공급부는, 상기 반응존 내를 연장하여 상기 가스 공급구로 이어지는 가스 공급관을 구비하고,
    상기 가스 공급관 및 상기 탄소원 도입관은 해당 가스 공급관을 외관으로 하고, 해당 탄소원 도입관을 내관으로 하는 이중관 구조를 가지는 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에서,
    상기 가스 공급부는, 상기 가스 공급구로부터 상기 챔버에 비산화성 가스와 함께 탄소원 가스를 공급하도록 구성되어 있는 장치.
  9. 통체의 챔버에 탄소원 및 비산화성 가스를 공급해 카본 나노 튜브를 생성시키는 카본 나노 튜브의 제조 방법으로서,
    상기 챔버에는, 해당 챔버의 통축 방향의 일부 범위에 마련되고 카본 나노 튜브를 생성하는 온도로 가열되는 반응존과, 해당 반응존보다도 하류에서, 또한 챔버 내의 가스를 배출하는 가스 배출구보다도 상류에 마련되고 상기 생성된 카본 나노 튜브를 냉각하여 퇴적하는 퇴적존과, 해당 퇴적존에서의 카본 나노 튜브의 퇴적 상태를 나타내는 물성값을 검지하는 퇴적 상태 검지부가 마련되어 있고,
    여기서, 이하의 공정:
    상기 퇴적존에서의 카본 나노 튜브의 퇴적 상태를 나타내는 물성값이 소정의 임계값 이하인 경우에, 상기 가스 배출구에 연결된 배기관의 제어 밸브를 닫아 상기 퇴적존에 카본 나노 튜브를 퇴적하는 것; 및,
    해당 물성값이 소정의 임계값을 넘는 경우에, 상기 제어 밸브를 열어 상기 퇴적존에 퇴적된 카본 나노 튜브를 회수하는 것;
    을 포함하는 카본 나노 튜브 제조 방법.
  10. 청구항 9에서,
    상기 챔버의 하방에는, 회수부가 배치되어 있고,
    상기 카본 나노 튜브를 회수하는 공정에서는, 상기 퇴적존에 퇴적된 카본 나노 튜브를 상기 회수부에 낙하시키는 제조 방법.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에서,
    상기 카본 나노 튜브의 퇴적 상태를 나타내는 물성값은, 상기 챔버 내의 압력인 제조 방법.
KR1020187011923A 2015-10-01 2016-09-30 카본 나노 튜브의 제조 장치 및 제조 방법 KR20180064437A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015196221 2015-10-01
JPJP-P-2015-196221 2015-10-01
PCT/JP2016/079159 WO2017057751A1 (ja) 2015-10-01 2016-09-30 カーボンナノチューブの製造装置および製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180064437A true KR20180064437A (ko) 2018-06-14

Family

ID=58424057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187011923A KR20180064437A (ko) 2015-10-01 2016-09-30 카본 나노 튜브의 제조 장치 및 제조 방법

Country Status (5)

Country Link
US (2) US20180264443A1 (ko)
JP (2) JP6479202B2 (ko)
KR (1) KR20180064437A (ko)
CN (1) CN108349728B (ko)
WO (1) WO2017057751A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102271677B1 (ko) * 2016-06-15 2021-07-02 주식회사 엘지화학 탄소나노튜브 압축 펠렛 건조 및 회수 장치
JP7158646B2 (ja) * 2019-08-09 2022-10-24 学校法人早稲田大学 カーボンナノチューブの製造装置および製造方法
CN111533834B (zh) * 2020-04-03 2022-04-12 珠海冠宇电池股份有限公司 一种复合材料制备装置及制备方法
JP2023056489A (ja) 2021-10-07 2023-04-19 Ｄｏｗａサーモテック株式会社 カーボンナノチューブ回収装置およびカーボンナノチューブ製造装置ならびにカーボンナノチューブの回収方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013035750A (ja) 2006-04-24 2013-02-21 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 単層カーボンナノチューブを含む炭素繊維集合体の製造方法及び該方法で製造された単層カーボンナノチューブを含む炭素繊維集合体。

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6790426B1 (en) * 1999-07-13 2004-09-14 Nikkiso Co., Ltd. Carbonaceous nanotube, nanotube aggregate, method for manufacturing a carbonaceous nanotube
US7682523B2 (en) * 2003-09-05 2010-03-23 William Marsh Rice University Fluorescent security ink using carbon nanotubes
KR100887588B1 (ko) * 2004-07-16 2009-03-10 독립행정법인 과학기술진흥기구 촉매 입경 제어식 카본 나노구조물의 제조방법, 제조장치및 카본 나노구조물
KR100862416B1 (ko) * 2004-09-24 2008-10-08 재팬 사이언스 앤드 테크놀로지 에이젼시 카본나노구조물의 제조방법 및 제조장치
JP4968643B2 (ja) * 2004-12-13 2012-07-04 日機装株式会社 単層カーボンナノチューブの製造方法
JP4758130B2 (ja) * 2005-04-12 2011-08-24 国立大学法人北見工業大学 ナノ炭素の製造方法およびナノ炭素製造用触媒反応装置
JP5157147B2 (ja) * 2006-12-08 2013-03-06 株式会社デンソー カーボンナノチューブ製造装置及びその製造方法
JP5176199B2 (ja) * 2007-03-06 2013-04-03 学校法人 名城大学 カーボンナノチューブ製造装置と製造方法
CN101707904B (zh) * 2007-07-06 2013-03-20 独立行政法人产业技术总合研究所 碳纳米管成膜方法、成膜装置及碳纳米管薄膜
JP5340665B2 (ja) * 2008-07-31 2013-11-13 学校法人 名城大学 カーボンナノチューブの製造装置および製造方法
US8709539B2 (en) * 2009-02-17 2014-04-29 Meijo University Process and apparatus for producing composite material that includes carbon nanotubes
US9061909B2 (en) * 2009-09-10 2015-06-23 The University Of Tokyo Method for simultaneously producing carbon nanotubes and hydrogen, and device for simultaneously producing carbon nanotubes and hydrogen
WO2011102473A1 (ja) * 2010-02-19 2011-08-25 株式会社インキュベーション・アライアンス 炭素材料及びその製造方法
GB201021870D0 (en) * 2010-12-23 2011-02-02 Element Six Ltd A microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material
FR2972942B1 (fr) * 2011-03-21 2017-11-24 Arkema France Procede de fabrication de nanotubes de carbone et appareil pour la mise en oeuvre du procede.
WO2015011771A1 (ja) * 2013-07-22 2015-01-29 村田機械株式会社 糸製造装置
JP2015151316A (ja) * 2014-02-17 2015-08-24 株式会社クラレ カーボンナノチューブの製造装置と製造方法
JP6418690B2 (ja) * 2015-02-20 2018-11-07 学校法人早稲田大学 カーボンナノチューブの製造装置
CN105439119B (zh) * 2015-12-02 2017-08-25 苏州捷迪纳米科技有限公司 立式连续碳纳米管纤维的制备装置以及制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013035750A (ja) 2006-04-24 2013-02-21 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 単層カーボンナノチューブを含む炭素繊維集合体の製造方法及び該方法で製造された単層カーボンナノチューブを含む炭素繊維集合体。

Also Published As

Publication number Publication date
JP6786638B2 (ja) 2020-11-18
WO2017057751A1 (ja) 2017-04-06
JP2019064918A (ja) 2019-04-25
US20180264443A1 (en) 2018-09-20
US20220372625A1 (en) 2022-11-24
CN108349728A (zh) 2018-07-31
JPWO2017057751A1 (ja) 2018-08-09
JP6479202B2 (ja) 2019-03-06
CN108349728B (zh) 2021-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6786638B2 (ja) カーボンナノチューブの製造装置および製造方法
KR100933028B1 (ko) 탄소나노튜브 제조 설비 및 이를 이용한 탄소나노튜브의제조 방법
JP4777518B2 (ja) カーボンナノチューブを生産するための方法および触媒
Berkmans et al. Synthesis of branched, nano channeled, ultrafine and nano carbon tubes from PET wastes using the arc discharge method
CA2896462C (en) Method for producing carbon nanostructures, and device
Liu et al. Producing carbon nanotubes from thermochemical conversion of waste plastics using Ni/ceramic based catalyst
KR20190138832A (ko) 탄소나노튜브의 단일 스테이지 연속제조 장치 및 방법
McCaldin et al. The effect of processing conditions on carbon nanostructures formed on an iron-based catalyst
CN102482097B (zh) 碳纳米管的制造装置及制造方法
JP2009508797A (ja) 高品質単層カーボンナノチューブの合成方法
Ashok et al. Catalytic decomposition of CH4 over Ni-Al2O3-SiO2 catalysts: Influence of pretreatment conditions for the production of H2
Jain et al. An easy way to produce α-iron filled multiwalled carbon nanotubes
Byeon et al. Ambient spark generation to synthesize carbon-encapsulated metal nanoparticles in continuous aerosol manner
Yu et al. Scalable preparation of carbon nanotubes by thermal decomposition of phenol with high carbon utilizing rate
Zhao et al. Carbon nanotube formation over plasma reduced Pd/HZSM-5
Malekimoghadam et al. Carbon nanotubes processing
Iyuke et al. Process synthesis and optimization for the production of carbon nanostructures
Durbach et al. Synthesis of branched carbon nanotubes using copper catalysts in a hydrogen-filled DC arc-discharger
He et al. Study of aluminum powder as transition metal catalyst carrier for CVD synthesis of carbon nanotubes
JP2013518015A (ja) Ｃｎｔの製造
KR100793172B1 (ko) 탄소나노튜브 제조 설비 및 이를 이용한 탄소나노튜브의제조 방법
Saleh et al. Development a method for production of carbon nanotubes
Shaijumon et al. Single step process for the synthesis of carbon nanotubes and metal/alloy-filled multiwalled carbon nanotubes
JP2004244252A (ja) カーボンナノチューブ集合体及びその製造方法
WO2005053828A2 (en) Systems and methods for manufacture of carbon nanotubes

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)