JP2003201108A - カーボン材料 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ほかの材料との混合に際し、より均一に分散
されるカーボン材料とその製造方法の提供。 【解決手段】 担体として用いられる大きなサイズのカ
ーボン材料と、該担体上に成長するナノサイズのファイ
バーカーボン材料とからなる新規なカーボン材料であっ
て、担体のほかに活性ナノ触媒および必要に応じて助触
媒を含んでいる触媒システムを用いて製造される。高温
下において、触媒システムが炭素源と反応することによ
って、担体上にナノファイバーカーボン材料が生成する
ことにより、カーボン材料が形成される。
されるカーボン材料とその製造方法の提供。 【解決手段】 担体として用いられる大きなサイズのカ
ーボン材料と、該担体上に成長するナノサイズのファイ
バーカーボン材料とからなる新規なカーボン材料であっ
て、担体のほかに活性ナノ触媒および必要に応じて助触
媒を含んでいる触媒システムを用いて製造される。高温
下において、触媒システムが炭素源と反応することによ
って、担体上にナノファイバーカーボン材料が生成する
ことにより、カーボン材料が形成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規なカーボン材
料およびその製造方法に関し、とくに、カーボン担体上
にナノファイバーカーボン材料をグラフトさせたカーボ
ン材料に関する。
料およびその製造方法に関し、とくに、カーボン担体上
にナノファイバーカーボン材料をグラフトさせたカーボ
ン材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】直径が１〜２００nmのナノファイバーカ
ーボン材料としては、たとえば、カーボンナノファイバ
ー、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴＳ）、多層カ
ーボンナノチューブ（ＭＷＮＴＳ）、そのほかの材料な
どがある。現在、ナノファイバーカーボン材料の製造に
は、主にアーク放電法、レーザー蒸発法および熱化学気
相成長法（以下、熱ＣＶＤ法という）などが用いられて
いる。このうち、アーク放電法（非特許文献１および非
特許文献２参照）およびレーザー蒸発法（非特許文献３
参照）においては、いずれの場合にも、生成物の長さお
よび直径の制御が困難であり、生産率も低かった。ま
た、過剰に生成するアモルファスカーボンによって、さ
らに精製が必要となり、引き続き行なう拡大化のステッ
プにおいても問題が生じるものであった。
ーボン材料としては、たとえば、カーボンナノファイバ
ー、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴＳ）、多層カ
ーボンナノチューブ（ＭＷＮＴＳ）、そのほかの材料な
どがある。現在、ナノファイバーカーボン材料の製造に
は、主にアーク放電法、レーザー蒸発法および熱化学気
相成長法（以下、熱ＣＶＤ法という）などが用いられて
いる。このうち、アーク放電法（非特許文献１および非
特許文献２参照）およびレーザー蒸発法（非特許文献３
参照）においては、いずれの場合にも、生成物の長さお
よび直径の制御が困難であり、生産率も低かった。ま
た、過剰に生成するアモルファスカーボンによって、さ
らに精製が必要となり、引き続き行なう拡大化のステッ
プにおいても問題が生じるものであった。
【０００３】公知となっている熱ＣＶＤ法によるナノフ
ァイバーカーボン材料の製造技術においては、担体とし
て主にシリカ多孔体（非特許文献４参照）、ゼオライ
ト、アルミナ（非特許文献５参照）または酸化マグネシ
ウム（非特許文献６参照）などが用いられており、いず
れも含浸法によって触媒の前駆体を調製してから、高温
下でＨ2により還元して担体金属触媒を形成させるもの
である。担体としてシリカ多孔体などが用いられるの
は、主に、シリカ多孔体などがいずれも安定性に優れた
無機酸化物だからであり、したがって、担体によって、
金属触媒が不活性化されて、ナノチューブの合成に作用
しなくなるということはなく、反応後、生成物を酸で精
製して担体を除去することにより、純粋なカーボンナノ
チューブを得ることができるからである。
ァイバーカーボン材料の製造技術においては、担体とし
て主にシリカ多孔体（非特許文献４参照）、ゼオライ
ト、アルミナ（非特許文献５参照）または酸化マグネシ
ウム（非特許文献６参照）などが用いられており、いず
れも含浸法によって触媒の前駆体を調製してから、高温
下でＨ2により還元して担体金属触媒を形成させるもの
である。担体としてシリカ多孔体などが用いられるの
は、主に、シリカ多孔体などがいずれも安定性に優れた
無機酸化物だからであり、したがって、担体によって、
金属触媒が不活性化されて、ナノチューブの合成に作用
しなくなるということはなく、反応後、生成物を酸で精
製して担体を除去することにより、純粋なカーボンナノ
チューブを得ることができるからである。
【０００４】Ｐｔ合金／Ｃの水素化物触媒の合成には、
主に堆積沈殿法（deposition precipitation method）
が用いられている（特許文献１参照）。この方法によれ
ば、金属粒子のサイズを制御することができるため、触
媒の分散度を高くすることができる。また、前記触媒を
還元剤によって化学反応により還元し、金属状態にする
ことができるため、高温下で還元したときに起こる金属
の凝集を防ぐことができる。金属元素はイオン状態のと
きに比べて金属状態のときの方が活性が低いため、金属
を不活性化する活性金属と担体との反応を抑制すること
ができる。これらの理由により、堆積沈殿法は含浸法よ
り優れたものであるといえる。しかし、前記触媒は５５
０℃以上の温度下で反応を行なうと、カーボンの被覆
（carbon coating）により触媒が不活性化されてしまう
という欠点を有している。
主に堆積沈殿法（deposition precipitation method）
が用いられている（特許文献１参照）。この方法によれ
ば、金属粒子のサイズを制御することができるため、触
媒の分散度を高くすることができる。また、前記触媒を
還元剤によって化学反応により還元し、金属状態にする
ことができるため、高温下で還元したときに起こる金属
の凝集を防ぐことができる。金属元素はイオン状態のと
きに比べて金属状態のときの方が活性が低いため、金属
を不活性化する活性金属と担体との反応を抑制すること
ができる。これらの理由により、堆積沈殿法は含浸法よ
り優れたものであるといえる。しかし、前記触媒は５５
０℃以上の温度下で反応を行なうと、カーボンの被覆
（carbon coating）により触媒が不活性化されてしまう
という欠点を有している。
【０００５】ナノファイバーカーボン材料は、低密度、
高強度、高いじん性および曲げやすさ、広い面積、高い
そり（warpage）、高い熱伝導性および導電性などの優
れた特性を有しており、したがって、複合材料、マイク
ロエレクトロニクスデバイス、フラットディスプレイ、
ワイヤレス通信、燃料電池またはリチウム電池などに応
用できる非常に価値のある材料である。
高強度、高いじん性および曲げやすさ、広い面積、高い
そり（warpage）、高い熱伝導性および導電性などの優
れた特性を有しており、したがって、複合材料、マイク
ロエレクトロニクスデバイス、フラットディスプレイ、
ワイヤレス通信、燃料電池またはリチウム電池などに応
用できる非常に価値のある材料である。
【０００６】しかし、実際の製造においては、ほとんど
の場合、ナノファイバーカーボン材料をそのほかの材料
（たとえば、大きなサイズのグラファイトカーボンビー
ズまたはメソフェーズカーボンマイクロビーズ）中に分
散させるプロセスは困難なものである。すなわち、カー
ボンナノチューブなどのナノファイバーカーボン材料
は、それ自体の構造によって容易に小さい集合体を形成
し、そのほかの大きなサイズの材料中に効果的に分散さ
せることができない。したがって、ナノファイバーカー
ボン材料の分散にむらが生じるため、生成物の性能が低
下し、材料を無駄にしてしまうという問題もあった。
の場合、ナノファイバーカーボン材料をそのほかの材料
（たとえば、大きなサイズのグラファイトカーボンビー
ズまたはメソフェーズカーボンマイクロビーズ）中に分
散させるプロセスは困難なものである。すなわち、カー
ボンナノチューブなどのナノファイバーカーボン材料
は、それ自体の構造によって容易に小さい集合体を形成
し、そのほかの大きなサイズの材料中に効果的に分散さ
せることができない。したがって、ナノファイバーカー
ボン材料の分散にむらが生じるため、生成物の性能が低
下し、材料を無駄にしてしまうという問題もあった。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５０６８１６１号明細書
【非特許文献１】ジャネットら，「ネイチャー」，イギ
リス，１９９７年，第３８８巻，ｐ．７５６
リス，１９９７年，第３８８巻，ｐ．７５６
【非特許文献２】ベズーネら，「ネイチャー」，イギリ
ス，１９９３年，第３６３巻，ｐ．６０５
ス，１９９３年，第３６３巻，ｐ．６０５
【非特許文献３】スモーリーら，「サイエンス」，アメ
リカ，１９９６年，第２７３巻，ｐ．４８３
リカ，１９９６年，第２７３巻，ｐ．４８３
【非特許文献４】リら，「サイエンス」，アメリカ，１
９９６年，第２７４巻，ｐ．１７０７
９９６年，第２７４巻，ｐ．１７０７
【非特許文献５】ウィルムスら，「ケミカル フィジッ
クス レターズ」，オランダ，２０００年，第３１７
巻，ｐ．７１
クス レターズ」，オランダ，２０００年，第３１７
巻，ｐ．７１
【非特許文献６】コロマーら,「ケミカル フィジック
ス レターズ」，オランダ，２０００年，第３１７巻，
ｐ．８３
ス レターズ」，オランダ，２０００年，第３１７巻，
ｐ．８３
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
ナノファイバーカーボン材料を応用する際に生じる分散
させることが困難であるという問題を解決することにあ
る。
ナノファイバーカーボン材料を応用する際に生じる分散
させることが困難であるという問題を解決することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決すべく、
本発明は、化学反応により、サイズ、構造および性能が
それぞれ異なる２種類のカーボン材料が結合したカーボ
ン材料であって、カーボン担体上にナノファイバーカー
ボン材料がグラフトしたカーボン材料を提供する。
本発明は、化学反応により、サイズ、構造および性能が
それぞれ異なる２種類のカーボン材料が結合したカーボ
ン材料であって、カーボン担体上にナノファイバーカー
ボン材料がグラフトしたカーボン材料を提供する。
【００１０】本発明は、カーボン担体に活性化ナノ触媒
を担持させて触媒システムを形成するステップおよび前
記触媒システムを炭素源と反応させることによって前記
カーボン担体上にカーボンを堆積させ、前記カーボン担
体上にナノファイバーカーボン材料をグラフトさせるス
テップからなるカーボン材料の製造方法を提供する。
を担持させて触媒システムを形成するステップおよび前
記触媒システムを炭素源と反応させることによって前記
カーボン担体上にカーボンを堆積させ、前記カーボン担
体上にナノファイバーカーボン材料をグラフトさせるス
テップからなるカーボン材料の製造方法を提供する。
【００１１】ナノファイバーカーボン材料が、独立した
大きなサイズのカーボン材料（担体）の周囲にグラフト
しているため、さらなる攪拌の必要なしに、ナノファイ
バーカーボン材料を均一に混合することができる。
大きなサイズのカーボン材料（担体）の周囲にグラフト
しているため、さらなる攪拌の必要なしに、ナノファイ
バーカーボン材料を均一に混合することができる。
【００１２】本発明による方法は、カーボンナノチュー
ブ合成に用いられる公知の熱ＣＶＤ法とは異なる。すな
わち、本発明のカーボン材料の製造方法では担体として
カーボン担体を用いるので、シリカ多孔体などの無機酸
化物を用いる従来技術では必要であった担体除去操作を
省くことができる。一方、担体自体がサイズの大きいカ
ーボン材料であるため、得られるカーボン材料はそのほ
かの材料と均一に混合することができる。
ブ合成に用いられる公知の熱ＣＶＤ法とは異なる。すな
わち、本発明のカーボン材料の製造方法では担体として
カーボン担体を用いるので、シリカ多孔体などの無機酸
化物を用いる従来技術では必要であった担体除去操作を
省くことができる。一方、担体自体がサイズの大きいカ
ーボン材料であるため、得られるカーボン材料はそのほ
かの材料と均一に混合することができる。
【００１３】本発明において、「大きなサイズのカーボ
ン材料」とは、ナノファイバーカーボン材料（直径１〜
２００nm）と比較して大きな、５００nm〜５０μmのカ
ーボン材料を意味しており、本発明においてカーボン担
体として用いるものをいう。
ン材料」とは、ナノファイバーカーボン材料（直径１〜
２００nm）と比較して大きな、５００nm〜５０μmのカ
ーボン材料を意味しており、本発明においてカーボン担
体として用いるものをいう。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を、図
面を参照にしながら説明する。以下の説明において、と
くに定義をしない限り、ここに用いられる科学技術用語
はすべて、本発明が属する技術分野の知識を有する者が
理解するものと同じ意味である。前述した出版物ならび
に参考文献は、いずれも引用文をそのまま本明細書に記
載したものであって、コンフリクトがある場合には、本
明細書における定義などは調整がなされるものである。
面を参照にしながら説明する。以下の説明において、と
くに定義をしない限り、ここに用いられる科学技術用語
はすべて、本発明が属する技術分野の知識を有する者が
理解するものと同じ意味である。前述した出版物ならび
に参考文献は、いずれも引用文をそのまま本明細書に記
載したものであって、コンフリクトがある場合には、本
明細書における定義などは調整がなされるものである。
【００１５】本発明のカーボン材料は、カーボン担体上
にナノファイバーカーボン材料がグラフトしたものであ
る。
にナノファイバーカーボン材料がグラフトしたものであ
る。
【００１６】本発明においてカーボン担体として用いら
れるカーボン材料としては、とくに限定されないが、グ
ラファイト、活性炭、、メソフェーズカーボンマイクロ
ビーズ（以下、ＭＣＭＢという）、カーボンファイバー
などをあげることができる。また、これらのカーボン材
料の構造としては、とくに限定されないが、シート状、
球状、円柱状または不規則な粒子状などの構造であるこ
とができる。図１〜３に、異なる形状のカーボン担体か
ら製造されるカーボン材料の概略図を示す。図１は、シ
ート状のカーボン担体を用いたカーボン材料（シート状
のグラファイト−ナノファイバーカーボン材料）、図２
は、球状のカーボン担体を用いたカーボン材料（ＭＣＭ
Ｂ−ナノファイバーカーボン材料）、図３は、円柱状の
カーボン担体を用いたカーボン材料（大きなサイズのカ
ーボンファイバー−ナノファイバーカーボン材料）を示
す。
れるカーボン材料としては、とくに限定されないが、グ
ラファイト、活性炭、、メソフェーズカーボンマイクロ
ビーズ（以下、ＭＣＭＢという）、カーボンファイバー
などをあげることができる。また、これらのカーボン材
料の構造としては、とくに限定されないが、シート状、
球状、円柱状または不規則な粒子状などの構造であるこ
とができる。図１〜３に、異なる形状のカーボン担体か
ら製造されるカーボン材料の概略図を示す。図１は、シ
ート状のカーボン担体を用いたカーボン材料（シート状
のグラファイト−ナノファイバーカーボン材料）、図２
は、球状のカーボン担体を用いたカーボン材料（ＭＣＭ
Ｂ−ナノファイバーカーボン材料）、図３は、円柱状の
カーボン担体を用いたカーボン材料（大きなサイズのカ
ーボンファイバー−ナノファイバーカーボン材料）を示
す。
【００１７】本発明における「ナノファイバーカーボン
材料」とは、直径が１〜２００nmであるカーボンナノフ
ァイバー、単層カーボンナノチューブまたは多層カーボ
ンナノチューブのような中実および中空構造のファイバ
ーカーボン材料のことを意味している。
材料」とは、直径が１〜２００nmであるカーボンナノフ
ァイバー、単層カーボンナノチューブまたは多層カーボ
ンナノチューブのような中実および中空構造のファイバ
ーカーボン材料のことを意味している。
【００１８】本発明のカーボン材料において、ナノファ
イバーカーボン材料は、カーボン担体１００重量部に対
して、好ましくは５〜５０重量部、より好ましくは１０
〜２５重量部グラフトされる。５重量部未満ではナノフ
ァイバーカーボン材料をグラフトさせる効果が現れにく
く、５０重量部をこえるとナノファイバーカーボン材料
のサイズとしては大きくなりすぎる。
イバーカーボン材料は、カーボン担体１００重量部に対
して、好ましくは５〜５０重量部、より好ましくは１０
〜２５重量部グラフトされる。５重量部未満ではナノフ
ァイバーカーボン材料をグラフトさせる効果が現れにく
く、５０重量部をこえるとナノファイバーカーボン材料
のサイズとしては大きくなりすぎる。
【００１９】本発明のカーボン材料は、図４に示すよう
に、活性ナノ触媒３０をカーボン担体１０に担持させて
触媒システムを形成させたのち、触媒システムと炭素源
とを反応させることによってカーボン堆積を行ない、カ
ーボン担体１０上にナノファイバーカーボン材料２０を
グラフトさせることにより製造される。
に、活性ナノ触媒３０をカーボン担体１０に担持させて
触媒システムを形成させたのち、触媒システムと炭素源
とを反応させることによってカーボン堆積を行ない、カ
ーボン担体１０上にナノファイバーカーボン材料２０を
グラフトさせることにより製造される。
【００２０】本発明のカーボン材料の製造においては、
従来行なわれてきた含浸法ではなく、堆積沈殿法によ
り、活性ナノ触媒をカーボン担体に担持させて固定化さ
せるため、引き続き起こるカーボンナノチューブなどの
ナノファイバーカーボン材料の成長をより効果的に制御
することができる。なお、堆積沈殿法は、当該技術分野
ではよく知られた技術である。
従来行なわれてきた含浸法ではなく、堆積沈殿法によ
り、活性ナノ触媒をカーボン担体に担持させて固定化さ
せるため、引き続き起こるカーボンナノチューブなどの
ナノファイバーカーボン材料の成長をより効果的に制御
することができる。なお、堆積沈殿法は、当該技術分野
ではよく知られた技術である。
【００２１】本発明で用いられる活性ナノ触媒は、遷移
金属またはその塩でありうる。遷移金属としては、周期
表におけるＶＩＩＩ族元素を用いることができる。ＶＩ
ＩＩ族元素としては、とくに限定されないが、たとえ
ば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの遷移金属を用いることがで
きる。前記遷移金属の塩としては、硝酸塩、硫酸塩、酢
酸塩などを用いることができる。
金属またはその塩でありうる。遷移金属としては、周期
表におけるＶＩＩＩ族元素を用いることができる。ＶＩ
ＩＩ族元素としては、とくに限定されないが、たとえ
ば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの遷移金属を用いることがで
きる。前記遷移金属の塩としては、硝酸塩、硫酸塩、酢
酸塩などを用いることができる。
【００２２】触媒システム中の活性ナノ触媒（たとえ
ば、遷移金属またはその塩）の量は、たとえば、カーボ
ン担体１００重量部に対して、好ましくは１〜２０重量
部、より好ましくは５〜１０重量部である。５重量部未
満、とりわけ１重量部未満ではカーボンナノチューブな
どのナノファイバーカーボン材料を効率よく生成させる
ことが困難となる傾向があり、２０重量部をこえると金
属の含有量が多すぎて分散しにくくなる。
ば、遷移金属またはその塩）の量は、たとえば、カーボ
ン担体１００重量部に対して、好ましくは１〜２０重量
部、より好ましくは５〜１０重量部である。５重量部未
満、とりわけ１重量部未満ではカーボンナノチューブな
どのナノファイバーカーボン材料を効率よく生成させる
ことが困難となる傾向があり、２０重量部をこえると金
属の含有量が多すぎて分散しにくくなる。
【００２３】本発明で用いられる活性ナノ触媒には、触
媒システムの活性および／または選択率を調整し、引き
続いて起こるカーボンナノチューブなどのナノファイバ
ーカーボン材料の生成をより効果的に制御するために、
助触媒を添加することもできる。助触媒としては、たと
えば、ＶＩＩＩ族元素以外の金属元素であるＷ、Ｂｉ、
Ｃｄ、Ｃｕ、Ｖ、Ｍｎなど、ＶＩＩＩ族元素であるＰ
ｄ、Ｐｔなどを用いることができるが、これらに限定さ
れるものではない。本発明における活性ナノ触媒または
助触媒の添加量が、所望の効果に応じて調整できるもの
であることは、当該分野の技術に詳しい者であれば知り
得るところである。助触媒は、たとえば、カーボン担体
１００重量部に対して、０．１〜２重量部、とりわけ
０．５〜１重量部用いることが好ましい。
媒システムの活性および／または選択率を調整し、引き
続いて起こるカーボンナノチューブなどのナノファイバ
ーカーボン材料の生成をより効果的に制御するために、
助触媒を添加することもできる。助触媒としては、たと
えば、ＶＩＩＩ族元素以外の金属元素であるＷ、Ｂｉ、
Ｃｄ、Ｃｕ、Ｖ、Ｍｎなど、ＶＩＩＩ族元素であるＰ
ｄ、Ｐｔなどを用いることができるが、これらに限定さ
れるものではない。本発明における活性ナノ触媒または
助触媒の添加量が、所望の効果に応じて調整できるもの
であることは、当該分野の技術に詳しい者であれば知り
得るところである。助触媒は、たとえば、カーボン担体
１００重量部に対して、０．１〜２重量部、とりわけ
０．５〜１重量部用いることが好ましい。
【００２４】活性ナノ触媒をカーボン担体へ担持させる
触媒システムの形成は、カーボン担体を溶媒中に分散さ
せ、活性ナノ触媒を構成する金属の塩溶液を添加したの
ち、沈殿剤を添加し、得られる混合液を加熱し、還元剤
を添加して活性ナノ触媒を構成する金属の塩を還元する
ことにより行なうことができる。還元剤を添加して活性
ナノ触媒を構成する金属の塩を還元したのち、濾過を行
ない、乾燥させることにより、活性ナノ触媒が担持され
た大きなサイズのカーボン担体を得ることができる。
触媒システムの形成は、カーボン担体を溶媒中に分散さ
せ、活性ナノ触媒を構成する金属の塩溶液を添加したの
ち、沈殿剤を添加し、得られる混合液を加熱し、還元剤
を添加して活性ナノ触媒を構成する金属の塩を還元する
ことにより行なうことができる。還元剤を添加して活性
ナノ触媒を構成する金属の塩を還元したのち、濾過を行
ない、乾燥させることにより、活性ナノ触媒が担持され
た大きなサイズのカーボン担体を得ることができる。
【００２５】このプロセスにおいて、カーボン担体の表
面特性により活性ナノ触媒がカーボン担体表面に堆積し
ない場合には、カーボン担体の表面を変性させる必要が
ある。たとえば、カーボン担体表面を水酸化ナトリウム
水溶液およびアンモニア水溶液などの塩基性水溶液また
は塩酸などの酸性水溶液によって変性させることによ
り、活性ナノ触媒が堆積しやすくなる。
面特性により活性ナノ触媒がカーボン担体表面に堆積し
ない場合には、カーボン担体の表面を変性させる必要が
ある。たとえば、カーボン担体表面を水酸化ナトリウム
水溶液およびアンモニア水溶液などの塩基性水溶液また
は塩酸などの酸性水溶液によって変性させることによ
り、活性ナノ触媒が堆積しやすくなる。
【００２６】カーボン担体を分散させる溶媒は、水およ
びアルコールからなる群から選択される。アルコールと
しては、たとえば、エタノールなどを用いることができ
る。
びアルコールからなる群から選択される。アルコールと
しては、たとえば、エタノールなどを用いることができ
る。
【００２７】カーボン担体を分散させる溶媒は、カーボ
ン担体１００重量部に対して２０００〜１００００重量
部、好ましくは４０００〜６０００重量部用いることが
できる。２０００重量部未満ではカーボン担体が分散し
にくく、１００００重量部をこえると引き続いて行なう
処理操作が容易でなくなる。
ン担体１００重量部に対して２０００〜１００００重量
部、好ましくは４０００〜６０００重量部用いることが
できる。２０００重量部未満ではカーボン担体が分散し
にくく、１００００重量部をこえると引き続いて行なう
処理操作が容易でなくなる。
【００２８】活性ナノ触媒を構成する金属の塩を溶解さ
せる溶媒としては、水、エタノールなどを用いることが
できる。
せる溶媒としては、水、エタノールなどを用いることが
できる。
【００２９】活性ナノ触媒を構成する金属の塩溶液中、
活性ナノ触媒を構成する金属の塩は、溶液全体を１００
重量部として、５〜２０重量部、好ましくは５〜１０重
量部含有されることができる。５重量部未満では触媒量
としては少ないために顕著な効果を得ることができず、
２０重量部をこえると濃度が高くなって触媒の凝集が起
こりやすくなる。
活性ナノ触媒を構成する金属の塩は、溶液全体を１００
重量部として、５〜２０重量部、好ましくは５〜１０重
量部含有されることができる。５重量部未満では触媒量
としては少ないために顕著な効果を得ることができず、
２０重量部をこえると濃度が高くなって触媒の凝集が起
こりやすくなる。
【００３０】沈殿剤は、たとえば、アンモニア水溶液お
よび炭酸水素ナトリウムの群から選択される。
よび炭酸水素ナトリウムの群から選択される。
【００３１】沈殿剤の添加量は、金属塩における金属含
有量１００重量部に対して、好ましくは１００〜２００
重量部、より好ましくは１００〜１５０重量部である。
１００重量部未満では沈殿が起こりにくく、２００重量
部をこえると沈殿剤が過剰となり、無駄になる沈殿剤が
生じる。
有量１００重量部に対して、好ましくは１００〜２００
重量部、より好ましくは１００〜１５０重量部である。
１００重量部未満では沈殿が起こりにくく、２００重量
部をこえると沈殿剤が過剰となり、無駄になる沈殿剤が
生じる。
【００３２】還元剤は、たとえば、ジアミン、ホルムア
ルデヒドおよびフェニルホルムアルデヒドの群から選択
される。
ルデヒドおよびフェニルホルムアルデヒドの群から選択
される。
【００３３】還元剤の添加量は、金属塩における金属含
有量１００重量部に対して、好ましくは１００〜２００
重量部、より好ましくは１００〜１５０重量部である。
１００重量部未満では還元が不充分になるおそれがあ
り、２００重量部をこえると還元剤が過剰となり、無駄
になる還元剤が生じる。
有量１００重量部に対して、好ましくは１００〜２００
重量部、より好ましくは１００〜１５０重量部である。
１００重量部未満では還元が不充分になるおそれがあ
り、２００重量部をこえると還元剤が過剰となり、無駄
になる還元剤が生じる。
【００３４】前記触媒システムと反応させる炭素源は、
Ｃ2Ｈ4、Ｃ2Ｈ2などの炭化水素、一酸化炭素、前記カー
ボン担体（グラファイト、活性炭、ＭＣＭＢ、カーボン
ファイバーなど）より提供される炭素などであるが、こ
れらに限定されるものではない。
Ｃ2Ｈ4、Ｃ2Ｈ2などの炭化水素、一酸化炭素、前記カー
ボン担体（グラファイト、活性炭、ＭＣＭＢ、カーボン
ファイバーなど）より提供される炭素などであるが、こ
れらに限定されるものではない。
【００３５】炭素源は、触媒１００重量部に対して、好
ましくは５００〜２０００重量部、より好ましくは８０
０〜１２００重量部反応させる。５００重量部未満では
炭素源が少ないためにナノファイバーカーボンが成長し
にくく、２０００重量部をこえると炭素源が過多となっ
て分解されやすくなり、不定形炭素が生成される。
ましくは５００〜２０００重量部、より好ましくは８０
０〜１２００重量部反応させる。５００重量部未満では
炭素源が少ないためにナノファイバーカーボンが成長し
にくく、２０００重量部をこえると炭素源が過多となっ
て分解されやすくなり、不定形炭素が生成される。
【００３６】触媒システムと炭素源とを反応させてカー
ボン堆積を行なうことにより、ナノファイバーカーボン
材料をカーボン担体上に成長させることができる。カー
ボン堆積の方法としては、たとえば、ナノカーボン材料
の分野では周知であり、かつ連続して大量生産できると
いう長所をもつ熱ＣＶＤ法を用いることができる。
ボン堆積を行なうことにより、ナノファイバーカーボン
材料をカーボン担体上に成長させることができる。カー
ボン堆積の方法としては、たとえば、ナノカーボン材料
の分野では周知であり、かつ連続して大量生産できると
いう長所をもつ熱ＣＶＤ法を用いることができる。
【００３７】カーボン堆積は、前記のプロセスにおいて
製造した、活性ナノ触媒を担持させた大きなサイズのカ
ーボン材料を、水またはエタノールなどの溶媒中に入
れ、超音波振動をかけて基材上にカーボン材料を分散さ
せてから、反応容器内に入れて行なわれる。
製造した、活性ナノ触媒を担持させた大きなサイズのカ
ーボン材料を、水またはエタノールなどの溶媒中に入
れ、超音波振動をかけて基材上にカーボン材料を分散さ
せてから、反応容器内に入れて行なわれる。
【００３８】反応気体には、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ2などの不
活性ガス、Ｈ2および炭素源が含まれる。
活性ガス、Ｈ2および炭素源が含まれる。
【００３９】不活性ガスの流量は、好ましくは５０〜５
００sccm、より好ましくは１００〜２００sccmである。
５０sccm未満では流量率が少ないために反応時間が長く
なるが、５００sccmをこえると流量率が高すぎるために
反応性が低くなる。
００sccm、より好ましくは１００〜２００sccmである。
５０sccm未満では流量率が少ないために反応時間が長く
なるが、５００sccmをこえると流量率が高すぎるために
反応性が低くなる。
【００４０】Ｈ2の流量は、好ましくは２０〜１５０scc
m、より好ましくは５０〜１００sccmである。２０sccm
未満では還元状態を維持することが困難であり、１５０
sccmをこえるとＨ2濃度が高くなりすぎる。
m、より好ましくは５０〜１００sccmである。２０sccm
未満では還元状態を維持することが困難であり、１５０
sccmをこえるとＨ2濃度が高くなりすぎる。
【００４１】炭素源の流量は、好ましくは１０〜１００
sccm、より好ましくは４０〜６０sccmである。１０sccm
未満では炭素源が少ないために反応が起こりにくくな
り、１００sccmをこえると、不定形炭素が生成される。
sccm、より好ましくは４０〜６０sccmである。１０sccm
未満では炭素源が少ないために反応が起こりにくくな
り、１００sccmをこえると、不定形炭素が生成される。
【００４２】ここでsccmとは、standard cc/minのこと
であり、１atm、２５℃で規格化されたccm（cc/min）を
表わしている。
であり、１atm、２５℃で規格化されたccm（cc/min）を
表わしている。
【００４３】カーボン堆積は、たとえば、０.５〜２０a
tm、好ましくは１〜２atmの圧力下において行なわれ
る。
tm、好ましくは１〜２atmの圧力下において行なわれ
る。
【００４４】カーボン堆積は高温下で行なわれるのが好
ましく、たとえば、６００〜１０００℃、好ましくは６
００〜８００℃で行なわれる。反応温度が６００℃未満
では反応が起こりにくく、１０００℃をこえると温度が
高すぎるために不定形炭素が形成されやすくなる。
ましく、たとえば、６００〜１０００℃、好ましくは６
００〜８００℃で行なわれる。反応温度が６００℃未満
では反応が起こりにくく、１０００℃をこえると温度が
高すぎるために不定形炭素が形成されやすくなる。
【００４５】前記の反応条件において、カーボン堆積の
反応時間は１〜６０分、好ましくは５〜１５分、たとえ
ば１０分である。反応時間が１分未満では反応が不完全
になり、６０分をこえると触媒が活性を失って反応しな
くなる。
反応時間は１〜６０分、好ましくは５〜１５分、たとえ
ば１０分である。反応時間が１分未満では反応が不完全
になり、６０分をこえると触媒が活性を失って反応しな
くなる。
【００４６】カーボン堆積を行なうことにより、カーボ
ン担体にナノファイバーカーボン材料がグラフトしたカ
ーボン材料が形成される。
ン担体にナノファイバーカーボン材料がグラフトしたカ
ーボン材料が形成される。
【００４７】カーボン堆積ののち、得られたカーボン材
料を酸性水溶液に浸し、沸騰させて還流させることによ
り、触媒を除去し、ナノファイバーカーボン材料を精製
することができる。図５〜７に、触媒を除去したのちに
得られたカーボン材料を示す。
料を酸性水溶液に浸し、沸騰させて還流させることによ
り、触媒を除去し、ナノファイバーカーボン材料を精製
することができる。図５〜７に、触媒を除去したのちに
得られたカーボン材料を示す。
【００４８】本発明で得られるカーボン材料において
は、ナノファイバーカーボン材料を合成したのちに、担
体の除去操作を行なう必要がない。したがって、反応後
に担体である無機酸化物を除去しなければならない従来
技術と比較して、本発明のカーボン材料の製造方法は経
済的である。また、より重要なのは、この方法によって
得られるカーボン材料は、応用する際に、そのまま用い
ることができるという点である。さらに、このカーボン
材料は、担体のサイズが大きいことから、ほかの材料
（たとえば、ＭＣＭＢ）と混合する際に、容易に充分分
散することができるという効果を有している。
は、ナノファイバーカーボン材料を合成したのちに、担
体の除去操作を行なう必要がない。したがって、反応後
に担体である無機酸化物を除去しなければならない従来
技術と比較して、本発明のカーボン材料の製造方法は経
済的である。また、より重要なのは、この方法によって
得られるカーボン材料は、応用する際に、そのまま用い
ることができるという点である。さらに、このカーボン
材料は、担体のサイズが大きいことから、ほかの材料
（たとえば、ＭＣＭＢ）と混合する際に、容易に充分分
散することができるという効果を有している。
【００４９】本発明で得られるカーボン材料は用途が広
い。とくに、リチウム電池、燃料電池の電極材料などに
用いることができる。
い。とくに、リチウム電池、燃料電池の電極材料などに
用いることができる。
【００５０】カーボン材料の１つの優れた応用例として
リチウム電池がある。大きなサイズのカーボン材料を用
いた従来のリチウム電池には解決すべき問題が、なお幾
つか存在している。
リチウム電池がある。大きなサイズのカーボン材料を用
いた従来のリチウム電池には解決すべき問題が、なお幾
つか存在している。
【００５１】第一に、大きなサイズのカーボン材料が、
ほかの材料に容易に分散するとはいっても、電池の寿命
は依然として短い。これは、グラファイト層間の距離が
広がるために、電池のグラファイト表面がリチウムイオ
ンを蓄積する能力を失ってしまうことに原因がある。こ
の距離の広がりは、度重なる充電・再充電によって、リ
チウムイオンがグラファイト層と負極カーボン材料の間
を繰り返し出入りすることから生じるものである。
ほかの材料に容易に分散するとはいっても、電池の寿命
は依然として短い。これは、グラファイト層間の距離が
広がるために、電池のグラファイト表面がリチウムイオ
ンを蓄積する能力を失ってしまうことに原因がある。こ
の距離の広がりは、度重なる充電・再充電によって、リ
チウムイオンがグラファイト層と負極カーボン材料の間
を繰り返し出入りすることから生じるものである。
【００５２】第二に、大きなサイズのカーボン材料は、
工業用電池の表面のグラファイト層には利用することが
できるが、内部側のグラファイト層へ利用することは困
難である。したがって、エネルギー貯蔵密度の効果的な
向上が妨げられることになる。さらに、大きなサイズの
カーボン材料は導電性が低いため、内部の電気抵抗が低
下せず、電池から出力される電力が消耗されてしまうと
いった問題もある。
工業用電池の表面のグラファイト層には利用することが
できるが、内部側のグラファイト層へ利用することは困
難である。したがって、エネルギー貯蔵密度の効果的な
向上が妨げられることになる。さらに、大きなサイズの
カーボン材料は導電性が低いため、内部の電気抵抗が低
下せず、電池から出力される電力が消耗されてしまうと
いった問題もある。
【００５３】しかしながら、これらの問題は、本発明の
カーボン材料を用いることにより解決される。
カーボン材料を用いることにより解決される。
【００５４】ナノファイバーカーボン材料を、類似する
性質あるいは相溶性を有する大きなサイズのカーボン材
料にグラフトさせる、すなわち、予め結束（binding）
あるいは包接（wrapping）させることで、大きなサイズ
のカーボン材料のグラファイト層間の距離が広がること
を防止することができる。また、ナノファイバーカーボ
ン材料を、類似する性質または相溶性を有する大きなサ
イズのカーボン材料にグラフトさせることにより、リチ
ウムイオンの通路（chanel）を多数形成して、導電性を
向上させることもできる。
性質あるいは相溶性を有する大きなサイズのカーボン材
料にグラフトさせる、すなわち、予め結束（binding）
あるいは包接（wrapping）させることで、大きなサイズ
のカーボン材料のグラファイト層間の距離が広がること
を防止することができる。また、ナノファイバーカーボ
ン材料を、類似する性質または相溶性を有する大きなサ
イズのカーボン材料にグラフトさせることにより、リチ
ウムイオンの通路（chanel）を多数形成して、導電性を
向上させることもできる。
【００５５】大きなサイズのカーボン材料をリチウム電
池へ応用するときに問題となっていた点は、本発明のカ
ーボン材料を用いることによって解決することができ
る。
池へ応用するときに問題となっていた点は、本発明のカ
ーボン材料を用いることによって解決することができ
る。
【００５６】
【実施例】以下に、実施例をあげてより詳細に説明を行
なうが、この実施例は例示して説明をするだけのもの
で、何ら本発明の範囲を限定するものではない。
なうが、この実施例は例示して説明をするだけのもの
で、何ら本発明の範囲を限定するものではない。
【００５７】実施例１
ＭＣＭＢ（粒径：１−１０μｍ）３gを水１５０ml中に
分散させ、その分散液を１５分間攪拌した。そして、２
８%のアンモニア水溶液５．５４０１gを添加し、その分
散液を５分間攪拌した。さらに、その分散液を加熱して
３０分間沸騰させた。そののち、硝酸ニッケル（緑色）
の１０%水溶液３.４gをゆっくりと滴下し、５分後に２
８%のアンモニア水溶液５.３２９７gを添加した。４時
間沸騰させたのち、分散液にホルムアルデヒド（還元
剤）２.８２gと２８%のアンモニア水溶液３.０２１６g
を添加し、最後に分散液を３０分間沸騰させ、濾過し、
乾燥させて触媒システム（活性ナノ触媒としてニッケル
を担持したＭＣＭＢ）を得た。濾液は無色であった。
分散させ、その分散液を１５分間攪拌した。そして、２
８%のアンモニア水溶液５．５４０１gを添加し、その分
散液を５分間攪拌した。さらに、その分散液を加熱して
３０分間沸騰させた。そののち、硝酸ニッケル（緑色）
の１０%水溶液３.４gをゆっくりと滴下し、５分後に２
８%のアンモニア水溶液５.３２９７gを添加した。４時
間沸騰させたのち、分散液にホルムアルデヒド（還元
剤）２.８２gと２８%のアンモニア水溶液３.０２１６g
を添加し、最後に分散液を３０分間沸騰させ、濾過し、
乾燥させて触媒システム（活性ナノ触媒としてニッケル
を担持したＭＣＭＢ）を得た。濾液は無色であった。
【００５８】前記触媒システム０.２gをエタノール１０
ml中に分散させ、超音波振動によって石英基材上に分散
させた。ついで、熱ＣＶＤ反応器中に移し、不活性雰囲
気（ＡｒまたはＮ2）を流入させて内部の空気を除去し
て炉を６００℃まで加熱した。最後に、原料気体を調整
し（Ａｒ：１５０sccm、Ｈ2：１００sccm、Ｃ2Ｈ2：５
０sccm）、カーボン堆積を２０分間行なった。カーボン
堆積を行なったのち、Ｈ2およびＣ2Ｈ2の流入を停止
し、炉を切り、１５００sccmに調整したＡｒを流入させ
て、反応温度を室温まで下げた。この操作により、ＭＣ
ＭＢ上に多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴＳ）がグ
ラフトされた。続いて、３５〜５０%の硝酸を用いて、
生成物をオイルバス中１４０℃で８時間加熱することに
よって活性ナノ触媒を除去し、ＭＣＭＢ上にグラフトし
たＭＷＮＴＳの末端を開口させた。加熱および酸洗浄に
よってＭＷＮＴＳがＭＣＭＢから剥落することはなかっ
た。以上の操作により、図５〜７に示すような本発明に
おけるカーボン材料が完成した。得られたカーボン材料
の電子顕微鏡写真（２０００倍）を図５に示す。
ml中に分散させ、超音波振動によって石英基材上に分散
させた。ついで、熱ＣＶＤ反応器中に移し、不活性雰囲
気（ＡｒまたはＮ2）を流入させて内部の空気を除去し
て炉を６００℃まで加熱した。最後に、原料気体を調整
し（Ａｒ：１５０sccm、Ｈ2：１００sccm、Ｃ2Ｈ2：５
０sccm）、カーボン堆積を２０分間行なった。カーボン
堆積を行なったのち、Ｈ2およびＣ2Ｈ2の流入を停止
し、炉を切り、１５００sccmに調整したＡｒを流入させ
て、反応温度を室温まで下げた。この操作により、ＭＣ
ＭＢ上に多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴＳ）がグ
ラフトされた。続いて、３５〜５０%の硝酸を用いて、
生成物をオイルバス中１４０℃で８時間加熱することに
よって活性ナノ触媒を除去し、ＭＣＭＢ上にグラフトし
たＭＷＮＴＳの末端を開口させた。加熱および酸洗浄に
よってＭＷＮＴＳがＭＣＭＢから剥落することはなかっ
た。以上の操作により、図５〜７に示すような本発明に
おけるカーボン材料が完成した。得られたカーボン材料
の電子顕微鏡写真（２０００倍）を図５に示す。
【００５９】図５において、本発明によって形成された
カーボンナノチューブは、ＭＣＭＢ担体にグラフト（結
束あるいは包接）する形で多層の構成となっていること
が鮮明に写し出されている。このようにカーボンナノチ
ューブがカーボン担体にグラフトしていることにより、
後続の分散のステップにおいて、カーボンナノチューブ
の特性は維持される。この構造はまた、リチウム電池へ
の応用において、グラファイト層間の距離の広がりを防
止し、リチウムイオンが出入りできる通路をより多く提
供することができ、さらに導電性を高めることもでき
る。
カーボンナノチューブは、ＭＣＭＢ担体にグラフト（結
束あるいは包接）する形で多層の構成となっていること
が鮮明に写し出されている。このようにカーボンナノチ
ューブがカーボン担体にグラフトしていることにより、
後続の分散のステップにおいて、カーボンナノチューブ
の特性は維持される。この構造はまた、リチウム電池へ
の応用において、グラファイト層間の距離の広がりを防
止し、リチウムイオンが出入りできる通路をより多く提
供することができ、さらに導電性を高めることもでき
る。
【００６０】実施例２
ＭＣＭＢに代えてシート状のカーボン材料（大きさ：１
−１０μｍ）を用いたほかは実施例１と同様にした。得
られたカーボン材料の電子顕微鏡写真（６０００倍）を
図６に示す。
−１０μｍ）を用いたほかは実施例１と同様にした。得
られたカーボン材料の電子顕微鏡写真（６０００倍）を
図６に示す。
【００６１】実施例３
ＭＣＭＢに代えてカーボンファイバー（長さ：１−１０
μｍ）を用いたほかは実施例１と同様にした。得られた
カーボン材料の電子顕微鏡写真（１０００００倍）を図
７に示す。
μｍ）を用いたほかは実施例１と同様にした。得られた
カーボン材料の電子顕微鏡写真（１０００００倍）を図
７に示す。
【００６２】図７において、本発明によって形成された
カーボンナノチューブは、その管径が約５０nmであり、
そのほとんどが依然として担体に付着しており、末端は
開口している。すなわち、活性ナノ触媒は除去されてい
る。
カーボンナノチューブは、その管径が約５０nmであり、
そのほとんどが依然として担体に付着しており、末端は
開口している。すなわち、活性ナノ触媒は除去されてい
る。
【００６３】以上、好適な実施形態によって本発明を説
明したが、本発明の精神および範囲を逸脱しない限りに
おいて、形式や細部について多種の変化が行なわれ得る
ことは、当該技術分野の知識を有する者であれば理解さ
れるところであろう。
明したが、本発明の精神および範囲を逸脱しない限りに
おいて、形式や細部について多種の変化が行なわれ得る
ことは、当該技術分野の知識を有する者であれば理解さ
れるところであろう。
【００６４】
【発明の効果】本発明のカーボン材料の製造方法によれ
ば、担体を除去するステップが不要となる。また、担体
自体が大きなサイズのカーボン材料であるため、本発明
のカーボン材料はほかの材料と混合される際、より均一
に分散されることができる。したがって、本発明のカー
ボン材料の製造方法は経済的であり、さらに、本発明に
よって生成されたカーボン材料は、後続の応用にそのま
ま用いることができる。
ば、担体を除去するステップが不要となる。また、担体
自体が大きなサイズのカーボン材料であるため、本発明
のカーボン材料はほかの材料と混合される際、より均一
に分散されることができる。したがって、本発明のカー
ボン材料の製造方法は経済的であり、さらに、本発明に
よって生成されたカーボン材料は、後続の応用にそのま
ま用いることができる。
【００６５】また、本発明によって形成されるカーボン
ナノチューブなどのナノファイバーカーボン材料は、リ
チウム電池への応用において、カーボン材料のグラファ
イト層間の広がりを防止し、リチウムイオンが出入りす
る通路を多数提供して、カーボン材料の導電性を向上さ
せることができる。
ナノチューブなどのナノファイバーカーボン材料は、リ
チウム電池への応用において、カーボン材料のグラファ
イト層間の広がりを防止し、リチウムイオンが出入りす
る通路を多数提供して、カーボン材料の導電性を向上さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカーボン材料の一実施の形態（シート
状のグラファイト−ナノファイバーカーボン材料）を示
す概略図である。
状のグラファイト−ナノファイバーカーボン材料）を示
す概略図である。
【図２】本発明のカーボン材料の一実施の形態（ＭＣＭ
Ｂ−ナノファイバーカーボン材料）を示す概略図であ
る。
Ｂ−ナノファイバーカーボン材料）を示す概略図であ
る。
【図３】本発明のカーボン材料の一実施の形態（大きな
サイズのカーボンファイバー−ナノファイバーカーボン
材料）を示す概略図である。
サイズのカーボンファイバー−ナノファイバーカーボン
材料）を示す概略図である。
【図４】本発明のカーボン材料の製造プロセスを示す概
略図である。
略図である。
【図５】本発明の実施例１により合成したカーボン材料
の走査型電子顕微鏡写真である。
の走査型電子顕微鏡写真である。
【図６】本発明の実施例２により合成したカーボン材料
の走査型電子顕微鏡写真である。
の走査型電子顕微鏡写真である。
【図７】本発明の実施例３により合成したカーボン材料
の走査型電子顕微鏡写真である。
の走査型電子顕微鏡写真である。
１０ カーボン担体
２０ ナノファイバーカーボン材料
３０ 活性ナノ触媒
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4G069 AA01 AA03 AA08 BA08A
BA08B BA21A BA21C BB02A
BB02B BB10A BB12A BB16C
BC25A BC29A BC31A BC36A
BC54A BC60A BC62A BC65A
BC68A BC68B BC69A BC72A
BC75A BD04A BD04B BE08A
BE10C BE15C CD10 EA03X
EA03Y EA04X EA04Y FA02
FB08 FB46 FB60 FC03 FC10
4G146 AA11 AD15 AD35 BA12 BB22
BB23 BC08 BC23 BC25 BC26
BC44 BC48 CB12 CB37
4L037 CS03 FA02 FA04 FA20 PA05
PA12 UA04
Claims (22)
- 【請求項１】 ナノファイバーカーボンをカーボン担体
上にグラフトさせてなるカーボン材料。 - 【請求項２】 前記カーボン担体の材料が、グラファイ
ト、活性炭、メソフェーズカーボンマイクロビーズまた
はカーボンファイバーである請求項１記載のカーボン材
料。 - 【請求項３】 前記カーボン担体の形状が、シート状、
球状、円柱状または不規則な粒子状である請求項２記載
のカーボン材料。 - 【請求項４】 前記ナノファイバーカーボン材料が、カ
ーボンナノファイバー、単層カーボンナノチューブまた
は多層カーボンナノチューブである請求項１記載のカー
ボン材料。 - 【請求項５】 カーボン担体上に活性ナノ触媒を担持さ
せて触媒システムを形成し、さらに、前記触媒システム
を炭素源と反応させることによって前記カーボン担体上
にカーボンを堆積させ、前記カーボン担体上にナノファ
イバーカーボン材料をグラフトさせるカーボン材料の製
造方法。 - 【請求項６】 前記活性ナノ触媒が、遷移金属またはそ
の塩である請求項５記載のカーボン材料の製造方法。 - 【請求項７】 前記遷移金属が、周期表のＶIII族元素
から選ばれた遷移金属である請求項６記載のカーボン材
料の製造方法。 - 【請求項８】 前記塩が、硝酸塩、硫酸塩または酢酸塩
の群から選ばれる請求項６記載のカーボン材料の製造方
法。 - 【請求項９】 前記触媒システムが、さらに、助触媒を
含んでなる触媒システムである請求項５記載のカーボン
材料の製造方法。 - 【請求項１０】 前記助触媒が、Ｗ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｃ
ｕ、Ｖ、Ｍｎ、ＰｄまたはＰｔの群から選ばれた少なく
とも一種である請求項９記載のカーボン材料の製造方
法。 - 【請求項１１】 前記カーボン担体が、グラファイト、
活性炭、メソフェーズカーボンマイクロビーズまたはカ
ーボンファイバーの群から選ばれる請求項５記載のカー
ボン材料の製造方法。 - 【請求項１２】 前記カーボン担体の形状が、シート
状、球状、円柱状または不規則な粒子状の群から選ばれ
る請求項５記載のカーボン材料の製造方法。 - 【請求項１３】 前記活性ナノ触媒を、堆積沈殿法によ
って前記カーボン担体に担持させる請求項５記載のカー
ボン材料の製造方法。 - 【請求項１４】 前記堆積沈殿法が、前記カーボン担体
を溶媒中に分散するステップ、前記活性ナノ触媒を構成
する金属の塩溶液を添加するステップ、沈殿剤を添加す
るとともに、得られた混合液を加熱するステップおよび
還元剤を添加して前記活性ナノ触媒を構成する金属の塩
を還元するステップからなる請求項１３記載のカーボン
材料の製造方法。 - 【請求項１５】 前記溶媒が、水またはアルコールから
選ばれる請求項１４記載のカーボン材料の製造方法。 - 【請求項１６】 前記沈殿剤が、アンモニア水溶液また
は炭酸水素ナトリウから選ばれる請求項１４記載のカー
ボン材料の製造方法。 - 【請求項１７】 前記還元剤が、ジアミン、ホルムアル
デヒドまたはフェニルホルムアルデヒドの群から選ばれ
る請求項１４記載のカーボン材料の製造方法。 - 【請求項１８】 前記炭素源が、炭化水素、一酸化炭素
または前記カーボン担体の群から選ばれる請求項５記載
のカーボン材料の製造方法。 - 【請求項１９】 前記カーボン堆積が、０.５〜２０atm
の圧力範囲で実施される請求項５記載のカーボン材料の
製造方法。 - 【請求項２０】 前記カーボン堆積が、６００〜１００
０℃の温度範囲で実施される請求項５記載のカーボン材
料の製造方法。 - 【請求項２１】 前記カーボン堆積の反応時間が１〜６
０分である請求項５記載のカーボン材料の製造方法。 - 【請求項２２】 前記ナノファイバーカーボン材料が、
カーボンナノファイバー、単層カーボンナノチューブま
たは多層カーボンナノチューブの群から選ばれる請求項
５記載のカーボン材料の製造方法。
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|---|---|---|---|
| TW90125666 | 2001-10-17 | ||
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|---|---|
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- 2002-09-18 JP JP2002272139A patent/JP2003201108A/ja active Pending
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