JPH11310406A - 機能性炭素材料の製造法 - Google Patents
機能性炭素材料の製造法Info
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- JPH11310406A JPH11310406A JP10120995A JP12099598A JPH11310406A JP H11310406 A JPH11310406 A JP H11310406A JP 10120995 A JP10120995 A JP 10120995A JP 12099598 A JP12099598 A JP 12099598A JP H11310406 A JPH11310406 A JP H11310406A
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高純度かつ高収率でカーボンナノチューブを合
成する技術を提供することを主な目的とする。 【解決手段】ポリイン(H-(C≡C)n-H)に対し光、電子線
およびイオンビームの少なくとも1種を照射することに
より、或いはポリインを加熱することにより、或いはポ
リインを照射処理と加熱処理とに供することにより、カ
ーボンナノチューブ、金属内包オニオンライクカーボ
ン、中空オニオンライクカーボン或いはこれの少なくと
も２種以上を含む混在物を形成させることを特徴とする
機能性炭素材料の製造方法。
成する技術を提供することを主な目的とする。 【解決手段】ポリイン(H-(C≡C)n-H)に対し光、電子線
およびイオンビームの少なくとも1種を照射することに
より、或いはポリインを加熱することにより、或いはポ
リインを照射処理と加熱処理とに供することにより、カ
ーボンナノチューブ、金属内包オニオンライクカーボ
ン、中空オニオンライクカーボン或いはこれの少なくと
も２種以上を含む混在物を形成させることを特徴とする
機能性炭素材料の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カーボンナノチュ
ーブ、金属内包オニオンライクカーボン、中空オニオン
ライクカーボン或いはこれらの少なくとも１種を含む機
能性炭素材料の製造方法に関する。
ーブ、金属内包オニオンライクカーボン、中空オニオン
ライクカーボン或いはこれらの少なくとも１種を含む機
能性炭素材料の製造方法に関する。
【０００２】なお、本発明において、「中空オニオンラ
イクカーボン」とは、中心部が中空であって、その周囲
にオニオン様にグラファイト積層構造が発達している球
状或いは多面体状のカーボン粒子を意味する。この様な
中空オニオンライクカーボンにおいては、グラファイト
層は、数層から数十層に積層している。
イクカーボン」とは、中心部が中空であって、その周囲
にオニオン様にグラファイト積層構造が発達している球
状或いは多面体状のカーボン粒子を意味する。この様な
中空オニオンライクカーボンにおいては、グラファイト
層は、数層から数十層に積層している。
【０００３】また、「金属を内包する中空オニオンライ
クカーボン」とは、上記の「中空オニオンライクカーボ
ン」の中心部の中空内に金属粒子が存在する球状或いは
多面体状のカーボン粒子を意味する。内包する金属は、
特に限定されないが、例えば、Mg、Al、Auなどが挙げら
れる。
クカーボン」とは、上記の「中空オニオンライクカーボ
ン」の中心部の中空内に金属粒子が存在する球状或いは
多面体状のカーボン粒子を意味する。内包する金属は、
特に限定されないが、例えば、Mg、Al、Auなどが挙げら
れる。
【０００４】
【従来の技術】従来、カーボンナノチューブ（以下単に
「ナノチューブ」ということがある）は、非晶カーボ
ン、グラファイトなどの炭素材料を原料に用い、触媒金
属の存在下にカーボンアーク法、スパッタ法、レーザー
光照射法などの気相法により合成されている。しかしな
がら、この方法では、生成物中にナノチューブ以外の黒
鉛、非晶カーボンなどが混在するので、ナノチューブ自
体の収率が低くなるのみならず、ナノチューブ中への触
媒金属の混入が避けられなかった。
「ナノチューブ」ということがある）は、非晶カーボ
ン、グラファイトなどの炭素材料を原料に用い、触媒金
属の存在下にカーボンアーク法、スパッタ法、レーザー
光照射法などの気相法により合成されている。しかしな
がら、この方法では、生成物中にナノチューブ以外の黒
鉛、非晶カーボンなどが混在するので、ナノチューブ自
体の収率が低くなるのみならず、ナノチューブ中への触
媒金属の混入が避けられなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、高
純度かつ高収率でカーボンナノチューブを合成する技術
を提供することを主な目的とする。
純度かつ高収率でカーボンナノチューブを合成する技術
を提供することを主な目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の様な技
術の現状に鑑みて、研究を進めた結果、反応性の三重結
合を持つポリインを原料として、カーボンナノチューブ
を形成させる新たな技術を完成するにいたった。
術の現状に鑑みて、研究を進めた結果、反応性の三重結
合を持つポリインを原料として、カーボンナノチューブ
を形成させる新たな技術を完成するにいたった。
【０００７】すなわち、本研究は、下記のカーボンナノ
チューブの製造方法を提供するものである。
チューブの製造方法を提供するものである。
【０００８】１．ポリイン(H-(C≡C)n-H)に対し光、電
子線およびイオンビームの少なくとも1種を照射するこ
とにより、或いはポリイン(H-(C≡C)n-H)を加熱するこ
とにより、或いはポリイン(H-(C≡C)n-H)を照射処理と
加熱処理とに供することにより、カーボンナノチュー
ブ、金属内包オニオンライクカーボン、中空オニオンラ
イクカーボン或いはこれらの２種以上を含む混在物を形
成させることを特徴とする機能性炭素材料の製造方法。 ２．照射光として、波長300〜1200nm、出力0.1〜10mJ/c
m2のレーザー光を用いる上記項1に記載の機能性炭素材
料の製造法。
子線およびイオンビームの少なくとも1種を照射するこ
とにより、或いはポリイン(H-(C≡C)n-H)を加熱するこ
とにより、或いはポリイン(H-(C≡C)n-H)を照射処理と
加熱処理とに供することにより、カーボンナノチュー
ブ、金属内包オニオンライクカーボン、中空オニオンラ
イクカーボン或いはこれらの２種以上を含む混在物を形
成させることを特徴とする機能性炭素材料の製造方法。 ２．照射光として、波長300〜1200nm、出力0.1〜10mJ/c
m2のレーザー光を用いる上記項1に記載の機能性炭素材
料の製造法。
【０００９】３．照射光として、波長400〜800nm、出力
0.5〜5mJ/cm2のレーザー光を用いる上記項２に記載の機
能性炭素材料の製造法。
0.5〜5mJ/cm2のレーザー光を用いる上記項２に記載の機
能性炭素材料の製造法。
【００１０】４．電子線照射を10-2〜10-7torrの減圧下
に、加速電圧1〜2000KVで行う上記項１に記載の機能性
炭素材料の製造法。
に、加速電圧1〜2000KVで行う上記項１に記載の機能性
炭素材料の製造法。
【００１１】５．電子線照射を10-3〜10-5torrの減圧下
に、加速電圧1〜2000KVで行う上記項４に記載の機能性
炭素材料の製造法。
に、加速電圧1〜2000KVで行う上記項４に記載の機能性
炭素材料の製造法。
【００１２】６．電子線照射を10-2〜10-7torrの減圧下
に、加速電圧50〜1000KVで行う上記項４に記載の機能性
炭素材料の製造法。
に、加速電圧50〜1000KVで行う上記項４に記載の機能性
炭素材料の製造法。
【００１３】７．電子線照射を10-3〜10-5torrの減圧下
に、加速電圧50〜1000KVで行う上記項６に記載の機能性
炭素材料の製造法。
に、加速電圧50〜1000KVで行う上記項６に記載の機能性
炭素材料の製造法。
【００１４】８．イオンビーム照射を100〜10-4torrの
減圧下に電離させたHeイオン或いはArイオンを用いて、
加速電圧100V〜10kVおよびイオン電流0.01〜100mA/cm2
の条件下に行う上記項１に記載の機能性炭素材料の製造
法。
減圧下に電離させたHeイオン或いはArイオンを用いて、
加速電圧100V〜10kVおよびイオン電流0.01〜100mA/cm2
の条件下に行う上記項１に記載の機能性炭素材料の製造
法。
【００１５】９．イオンビーム照射を10-1〜10-3torrの
減圧下に電離させたHeイオン或いはArイオンを用いて、
加速電圧100V〜10kVおよびイオン電流0.01〜100mA/cm2
の条件下に行う上記項８に記載の機能性炭素材料の製造
法。
減圧下に電離させたHeイオン或いはArイオンを用いて、
加速電圧100V〜10kVおよびイオン電流0.01〜100mA/cm2
の条件下に行う上記項８に記載の機能性炭素材料の製造
法。
【００１６】１０．イオンビーム照射を100〜10-4torr
の減圧下に電離させたHeイオン或いはArイオンを用い
て、加速電圧200V〜1kVおよびイオン電流0.1〜10mA/cm2
の条件下に行う上記項８に記載の機能性炭素材料の製造
法。
の減圧下に電離させたHeイオン或いはArイオンを用い
て、加速電圧200V〜1kVおよびイオン電流0.1〜10mA/cm2
の条件下に行う上記項８に記載の機能性炭素材料の製造
法。
【００１７】１１．イオンビーム照射を10-1〜10-3torr
の減圧下に電離させたHeイオン或いはArイオンを用い
て、加速電圧200V〜1kVおよびイオン電流0.1〜100mA/cm
2の条件下に行う上記項１０に記載の機能性炭素材料の
製造法。
の減圧下に電離させたHeイオン或いはArイオンを用い
て、加速電圧200V〜1kVおよびイオン電流0.1〜100mA/cm
2の条件下に行う上記項１０に記載の機能性炭素材料の
製造法。
【００１８】１２．加熱を圧力760〜10-6torrおよび温
度100〜2000℃の条件下に行う上記項１に記載の機能性
炭素材料の製造法。
度100〜2000℃の条件下に行う上記項１に記載の機能性
炭素材料の製造法。
【００１９】１３．加熱を圧力10-1〜10-3torrおよび20
0〜1500℃の条件下に行う上記項１２に記載の機能性炭
素材料の製造法。
0〜1500℃の条件下に行う上記項１２に記載の機能性炭
素材料の製造法。
【００２０】１４．加熱を圧力760〜10-4torrのHeまた
はAr雰囲気中温度100〜2000℃の条件下に行う上記項１
に記載の機能性炭素材料の製造法。
はAr雰囲気中温度100〜2000℃の条件下に行う上記項１
に記載の機能性炭素材料の製造法。
【００２１】１５．加熱を圧力760〜10-4torrのHeまた
はAr雰囲気中温度200〜1500℃の条件下に行う上記項１
４に記載の機能性炭素材料の製造法。
はAr雰囲気中温度200〜1500℃の条件下に行う上記項１
４に記載の機能性炭素材料の製造法。
【００２２】
【発明の実施の形態】ポリインおよびその合成法は公知
である(特開平3-44582号公報、特開昭63-199726号公
報、U.Khimi, Russian Chemical Review, (1963)229、
R.Eastwood and D.R.M.Walton, Tetrahedron, 28(1972)
4591）。また、ポリインの応用についても、光画像書き
込み素子への応用（特開平5-30252号公報）、電子写真
感光体への応用（特開平7-181709号公報）、アルカリ蓄
電池用ニッケル正極板への応用（特開平2-33853号公
報）、電池正極物質への応用（特開昭56-71277号公
報）、液晶配向膜への応用（特開平2-33127号公報）、
導電性樹脂混合物への応用（特開平4-234459）などの多
くの提案がされている。しかしながら、ポリインを原料
としてカーボンナノチューブ、中空オニオンカーボン、
金属内包中空オニオンカーボンなどの機能性炭素材料を
合成する試みは、従来なされていない。
である(特開平3-44582号公報、特開昭63-199726号公
報、U.Khimi, Russian Chemical Review, (1963)229、
R.Eastwood and D.R.M.Walton, Tetrahedron, 28(1972)
4591）。また、ポリインの応用についても、光画像書き
込み素子への応用（特開平5-30252号公報）、電子写真
感光体への応用（特開平7-181709号公報）、アルカリ蓄
電池用ニッケル正極板への応用（特開平2-33853号公
報）、電池正極物質への応用（特開昭56-71277号公
報）、液晶配向膜への応用（特開平2-33127号公報）、
導電性樹脂混合物への応用（特開平4-234459）などの多
くの提案がされている。しかしながら、ポリインを原料
としてカーボンナノチューブ、中空オニオンカーボン、
金属内包中空オニオンカーボンなどの機能性炭素材料を
合成する試みは、従来なされていない。
【００２３】本発明においては、ポリイン(H-(C≡C)n-
H)をプリカーサーとして、電子ビーム、イオンビームお
よびレーザー光の少なくとも1種を照射することによ
り、或いはポリインを加熱することにより、或いはポリ
インを照射処理と加熱処理とに供することにより、カー
ボンナノチューブを得る。
H)をプリカーサーとして、電子ビーム、イオンビームお
よびレーザー光の少なくとも1種を照射することによ
り、或いはポリインを加熱することにより、或いはポリ
インを照射処理と加熱処理とに供することにより、カー
ボンナノチューブを得る。
【００２４】また、金属内包中空オニオンライクカーボ
ンは、ポリイン(H-(C≡C)n-H)中に粒径10μm以下の微粒
子金属(特に限定されるものではないが、Mg、Al、Auな
どが例示される）を分散させた後、上記と同様にして照
射および／または加熱を行うことにより、形成される。
ンは、ポリイン(H-(C≡C)n-H)中に粒径10μm以下の微粒
子金属(特に限定されるものではないが、Mg、Al、Auな
どが例示される）を分散させた後、上記と同様にして照
射および／または加熱を行うことにより、形成される。
【００２５】さらに、中空オニオンライクカーボンは、
上記の手法により得た金属内包中空オニオンライクカー
ボンを減圧下に加熱し、メタルを蒸発させることによ
り、得られる。
上記の手法により得た金属内包中空オニオンライクカー
ボンを減圧下に加熱し、メタルを蒸発させることによ
り、得られる。
【００２６】本発明においては、微粒子金属の分散状
態、金属内包中空オニオンライクカーボンの処理条件な
どを調整することにより、カーボンナノチューブ、中空
オニオンライクカーボンおよび金属内包中空オニオンカ
ーボンの２種以上が混在する機能性炭素材料を得ること
も、可能である。
態、金属内包中空オニオンライクカーボンの処理条件な
どを調整することにより、カーボンナノチューブ、中空
オニオンライクカーボンおよび金属内包中空オニオンカ
ーボンの２種以上が混在する機能性炭素材料を得ること
も、可能である。
【００２７】原料ポリイン(H-(C≡C)n-H)におけるｎの
数は、特に限定されるものではないが、通常2〜256程度
であり、より好ましくは2〜32程度である。
数は、特に限定されるものではないが、通常2〜256程度
であり、より好ましくは2〜32程度である。
【００２８】本発明においては、ポリインをプリカーサ
ーとして、これに対し光(例えば、レーザー光)、電子線
およびイオンビームの少なくとも1種を照射処理するこ
とにより、或いはこの様な炭素材料を加熱処理すること
により、或いはこの様な炭素材料を照射処理および加熱
処理する(両処理の順序は問わない)ことにより、カーボ
ンナノチューブ、中空オニオンライクカーボン、金属を
内包する中空オニオンライクカーボンあるいはこれらの
2種以上の混在物(以下「目的生成物」ということがあ
る)を得る。
ーとして、これに対し光(例えば、レーザー光)、電子線
およびイオンビームの少なくとも1種を照射処理するこ
とにより、或いはこの様な炭素材料を加熱処理すること
により、或いはこの様な炭素材料を照射処理および加熱
処理する(両処理の順序は問わない)ことにより、カーボ
ンナノチューブ、中空オニオンライクカーボン、金属を
内包する中空オニオンライクカーボンあるいはこれらの
2種以上の混在物(以下「目的生成物」ということがあ
る)を得る。
【００２９】この様なプリカーサーとその合成法自体
は、いずれも公知であり、例えば、上述の通り、特開平
9-249404号公報、特開平9-249405号公報、特開平3-4458
2号公報、特開昭63-199726号公報、M.Kijima et al, Sy
nthetic Metals, 86 (1997) 2279に加えて、L.Kavan et
al, Carbon,32,(1994),1533などにも開示されている。
は、いずれも公知であり、例えば、上述の通り、特開平
9-249404号公報、特開平9-249405号公報、特開平3-4458
2号公報、特開昭63-199726号公報、M.Kijima et al, Sy
nthetic Metals, 86 (1997) 2279に加えて、L.Kavan et
al, Carbon,32,(1994),1533などにも開示されている。
【００３０】原料ポリインに対し光照射を行う場合に
は、通常波長300〜1200nm程度、出力0.1〜10mJ/cm2程
度、より好ましくは波長400〜800nm程度、出力0.5〜5mJ
/cm2程度のレーザー光を使用する。レーザー光の種類
は、通常使用されているものが使用でき、特に制限され
るものではないが、例えば、Nd:YAGレーザー、Ti:Saレ
ーザー、Dyeレーザー、Dye+SHGレーザー、Ar+レーザ
ー、Kr+レーザーなどが挙げられる。
は、通常波長300〜1200nm程度、出力0.1〜10mJ/cm2程
度、より好ましくは波長400〜800nm程度、出力0.5〜5mJ
/cm2程度のレーザー光を使用する。レーザー光の種類
は、通常使用されているものが使用でき、特に制限され
るものではないが、例えば、Nd:YAGレーザー、Ti:Saレ
ーザー、Dyeレーザー、Dye+SHGレーザー、Ar+レーザ
ー、Kr+レーザーなどが挙げられる。
【００３１】ポリインに対し電子線照射を行う場合に
は、通常10-2〜10-7torr程度の減圧下に、加速電圧1〜2
000kV程度(より好ましくは50〜1000kV程度)で照射を行
う。
は、通常10-2〜10-7torr程度の減圧下に、加速電圧1〜2
000kV程度(より好ましくは50〜1000kV程度)で照射を行
う。
【００３２】イオンビーム照射を行う場合には、原料ポ
リインを減圧チェンバー（通常100〜10-4torr程度)内に
配置し、電離させたHeイオン或いはArイオンを用いて、
加速電圧100V〜10kV程度(より好ましくは200V〜1kV程
度)およびイオン電流0.01〜100mA/cm2程度(より好まし
くは0.1〜10mA/cm2程度)の条件下に照射を行う。
リインを減圧チェンバー（通常100〜10-4torr程度)内に
配置し、電離させたHeイオン或いはArイオンを用いて、
加速電圧100V〜10kV程度(より好ましくは200V〜1kV程
度)およびイオン電流0.01〜100mA/cm2程度(より好まし
くは0.1〜10mA/cm2程度)の条件下に照射を行う。
【００３３】原料ポリインに反応エネルギーを付与する
ために照射を行う場合には、照射源として、レーザー光
を使用することがより好ましい。
ために照射を行う場合には、照射源として、レーザー光
を使用することがより好ましい。
【００３４】原料ポリインを加熱する場合には、通常10
-1〜10-6torr程度の減圧下(より好ましくは760〜10-3to
rr程度の圧力下)に100〜2000℃程度(より好ましくは、2
00〜1500℃程度)で加熱する。或いは、760〜10-4torr程
度のHe或いはAr雰囲気中100〜2000℃程度(より好ましく
は、200〜1500℃程度)で炭素材料の加熱を行っても良
い。
-1〜10-6torr程度の減圧下(より好ましくは760〜10-3to
rr程度の圧力下)に100〜2000℃程度(より好ましくは、2
00〜1500℃程度)で加熱する。或いは、760〜10-4torr程
度のHe或いはAr雰囲気中100〜2000℃程度(より好ましく
は、200〜1500℃程度)で炭素材料の加熱を行っても良
い。
【００３５】さらに、原料ポリインの処理に際しては、
上記の照射処理の少なくとも１種と加熱処理とを併用し
ても良い。
上記の照射処理の少なくとも１種と加熱処理とを併用し
ても良い。
【００３６】反応エネルギー供給手段として、照射を行
う場合には、レーザー光照射を行うことがより好まし
い。
う場合には、レーザー光照射を行うことがより好まし
い。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、以下のような顕著な効
果が達成できる。
果が達成できる。
【００３８】(1)ポリインを原料として用いることによ
り、従来技術とは異なり、金属触媒を用いることなくカ
ーボンナノチューブなどの機能性炭素材料を合成できる
ので、金属を含まない純粋なカーボンナノチューブなど
の機能性炭素材料が得られる。
り、従来技術とは異なり、金属触媒を用いることなくカ
ーボンナノチューブなどの機能性炭素材料を合成できる
ので、金属を含まない純粋なカーボンナノチューブなど
の機能性炭素材料が得られる。
【００３９】(2)この様なカーボンナノチューブなどの
機能性炭素材料は、理論的に予想される電子的物性およ
び化学的特性を発揮する。
機能性炭素材料は、理論的に予想される電子的物性およ
び化学的特性を発揮する。
【００４０】(3)得られたカーボンナノチューブなどの
機能性炭素材料は、プリカーサーそのものが転化する
か、或いはプリカーサー表面に形成されるので、基板上
に薄膜化することができる。これは、電子デバイスに応
用する際に極めて有用である。
機能性炭素材料は、プリカーサーそのものが転化する
か、或いはプリカーサー表面に形成されるので、基板上
に薄膜化することができる。これは、電子デバイスに応
用する際に極めて有用である。
【００４１】(4)本発明の製造法では、中空オニオンラ
イクカーボン或いは金属内包中空オニオンライクカーボ
ンを作製することも可能である。さらに、ナノカーボン
チューブ、中空オニオンライクカーボンおよび金属内包
中空オニオンライクカーボンの２種以上が混在する特異
な炭素材料を作製することも可能である。
イクカーボン或いは金属内包中空オニオンライクカーボ
ンを作製することも可能である。さらに、ナノカーボン
チューブ、中空オニオンライクカーボンおよび金属内包
中空オニオンライクカーボンの２種以上が混在する特異
な炭素材料を作製することも可能である。
【００４２】(5)得られたカーボンナノチューブなどの
機能性炭素材料は、高弾性材料、高強度材料、耐磨耗性
材料、水素吸蔵材料、電子放出用エミッター、高指向性
放射源、軟Ｘ線源、一次元導電材、高熱伝導材、その他
の電子材料などとして、有用である。
機能性炭素材料は、高弾性材料、高強度材料、耐磨耗性
材料、水素吸蔵材料、電子放出用エミッター、高指向性
放射源、軟Ｘ線源、一次元導電材、高熱伝導材、その他
の電子材料などとして、有用である。
【００４３】
【実施例】実施例１ まず(CH3)3Si-(C≡C)32-Si(CH3)3を合成した。すなわ
ち、市販の1,4-ビス(トリメチルシリル)-1,3-ブタジイ
ン｛(CH3)3Si-(C≡C)2-Si(CH3)3｝の10wt%メタノール溶
液50mlに1NのK2CO3水溶液を1滴加え、攪拌し、シリル基
を加水分解して、トリメチルシリルブタジイン｛(CH3)3
Si-(C≡C)4-H｝をカラム分離した。カラム分離は、n-ヘ
キサン／エタノール＝80/20（容積比）を溶離液として
シリカゾルオープンカラムで分離した。
ち、市販の1,4-ビス(トリメチルシリル)-1,3-ブタジイ
ン｛(CH3)3Si-(C≡C)2-Si(CH3)3｝の10wt%メタノール溶
液50mlに1NのK2CO3水溶液を1滴加え、攪拌し、シリル基
を加水分解して、トリメチルシリルブタジイン｛(CH3)3
Si-(C≡C)4-H｝をカラム分離した。カラム分離は、n-ヘ
キサン／エタノール＝80/20（容積比）を溶離液として
シリカゾルオープンカラムで分離した。
【００４４】得られたトリメチルシリルブタジインをテ
トラエチレンジアミン（TMEDA）に溶解し、触媒量のCuC
lを添加し、空気中で3時間反応させてトリメチルシリル
ブタジインをカップリングして、1,8-ビス(トリメチル
シリル)-1,3,5,7-オクタテトライン｛(CH3)3Si-(C≡C)4
-Si(CH3)3｝を合成した。この操作を繰り返すことによ
り、(CH3)3Si-(C≡C)32-Si(CH3)3を合成し、さらに加水
分解してH-(C≡C)32-Hを得た。H-(C≡C)32-Hは、末端の
Hが酸性を帯びており、分子間力が強いので、(CH3)3Si-
(C≡C)32-Si(CH3)3よりも、蒸気圧が低い。したがっ
て、減圧下でも気化しにくい特徴がある。
トラエチレンジアミン（TMEDA）に溶解し、触媒量のCuC
lを添加し、空気中で3時間反応させてトリメチルシリル
ブタジインをカップリングして、1,8-ビス(トリメチル
シリル)-1,3,5,7-オクタテトライン｛(CH3)3Si-(C≡C)4
-Si(CH3)3｝を合成した。この操作を繰り返すことによ
り、(CH3)3Si-(C≡C)32-Si(CH3)3を合成し、さらに加水
分解してH-(C≡C)32-Hを得た。H-(C≡C)32-Hは、末端の
Hが酸性を帯びており、分子間力が強いので、(CH3)3Si-
(C≡C)32-Si(CH3)3よりも、蒸気圧が低い。したがっ
て、減圧下でも気化しにくい特徴がある。
【００４５】次に、真空乾燥したH-(C≡C)32-H（非晶質
と考えられる）を原料として、減圧下に以下のようにし
て電子線を照射した。すなわち、原料サンプルをエポキ
シ樹脂に包埋し、ミクロトームにより厚さ60nmにカット
して、透過型電子顕微鏡（TEM: Hitachi H7100）用サン
プルを作製した。TEM装置において、減圧下（10-5tor
r）にサンプルホルダー（Hitachi H8101）により800℃
に加熱しつつ、加速電圧100kV（1000C/cm２）でサンプ
ルに対し電子線を10分間照射して、経時変化を観察した
ところ、 H-(C≡C)32-H表面にカーボンナノチューブの
形成が見られた。カーボンナノチューブは、多層のナノ
チューブであった。
と考えられる）を原料として、減圧下に以下のようにし
て電子線を照射した。すなわち、原料サンプルをエポキ
シ樹脂に包埋し、ミクロトームにより厚さ60nmにカット
して、透過型電子顕微鏡（TEM: Hitachi H7100）用サン
プルを作製した。TEM装置において、減圧下（10-5tor
r）にサンプルホルダー（Hitachi H8101）により800℃
に加熱しつつ、加速電圧100kV（1000C/cm２）でサンプ
ルに対し電子線を10分間照射して、経時変化を観察した
ところ、 H-(C≡C)32-H表面にカーボンナノチューブの
形成が見られた。カーボンナノチューブは、多層のナノ
チューブであった。
【００４６】実施例２ 実施例１と同様にしてH-(C≡C)32-Hを合成し、サンプル
を作製した後、白金板上のサンプルに、減圧下（10-5to
rr）にレーザー光（Nd:YAG Laser:266nm）を照射した。
TEM観察の結果、レーザー光照射によっても、電子線照
射の場合(実施例１)と同様に、カーボンナノチューブが
形成されることを確認した。
を作製した後、白金板上のサンプルに、減圧下（10-5to
rr）にレーザー光（Nd:YAG Laser:266nm）を照射した。
TEM観察の結果、レーザー光照射によっても、電子線照
射の場合(実施例１)と同様に、カーボンナノチューブが
形成されることを確認した。
【００４７】実施例３ 実施例１と同様にしてH-(C≡C)32-Hを合成し、サンプル
を作製した後、白金板上のサンプルに、減圧下(10-5tor
r)にイオンビーム（カウフマン型イオンソース：アルゴ
ンイオンビーム、加速電圧500V、イオン電流密度：1mA/
cm2)を照射した。TEM観察の結果、イオンビーム照射に
よっても、電子線照射の場合と同様に、カーボンナノチ
ューブが形成されることを確認した。
を作製した後、白金板上のサンプルに、減圧下(10-5tor
r)にイオンビーム（カウフマン型イオンソース：アルゴ
ンイオンビーム、加速電圧500V、イオン電流密度：1mA/
cm2)を照射した。TEM観察の結果、イオンビーム照射に
よっても、電子線照射の場合と同様に、カーボンナノチ
ューブが形成されることを確認した。
【００４８】実施例４ 実施例1と同様にしてH-(C≡C)32-Hを合成し、サンプル
を作製した後、白金板上のサンプルに、常圧アルゴン気
流下にゴールドイメージ炉（ULVAC: MR39H/D）で1700℃
に加熱した。TEM観察の結果、加熱によっても、電子線
照射の場合と同様に、カーボンナノチューブが形成され
ることを確認した。
を作製した後、白金板上のサンプルに、常圧アルゴン気
流下にゴールドイメージ炉（ULVAC: MR39H/D）で1700℃
に加熱した。TEM観察の結果、加熱によっても、電子線
照射の場合と同様に、カーボンナノチューブが形成され
ることを確認した。
【００４９】実施例５ 実施例１と同様にしてH-(C≡C)32-Hを合成した後、これ
に微粒子金属マグネシウム（粒径1μm以下：分散重量比
率1％）を混練・分散させ、減圧下に以下のようにして
電子線を照射した。すなわち、微粒子金属マグネシウム
を含む原料をエポキシ樹脂に包埋し、ミクロトームによ
り厚さ60nmにカットして、透過型電子顕微鏡（TEM: Hit
achi H7100）用サンプルを作製した。TEM装置におい
て、減圧下（10-5torr）にサンプルホルダー（Hitachi
H8101）により300℃に加熱しつつ、加速電圧100 kV(100
0C/cm2)でサンプルに対し電子線を10分間照射して、経
時変化を観察したところ、サンプル内に金属マグネシウ
ムを内包するオニオン状カーボンが多数観察された。同
時に、サンプル表面にカーボンナノチューブの形成も観
察され、生成物は、金属マグネシウムを内包するオニオ
ン状カーボン、カーボンナノチューブ、アモルファスカ
ーボンおよび未反応の H-(C≡C)32-Hの混合物であっ
た。
に微粒子金属マグネシウム（粒径1μm以下：分散重量比
率1％）を混練・分散させ、減圧下に以下のようにして
電子線を照射した。すなわち、微粒子金属マグネシウム
を含む原料をエポキシ樹脂に包埋し、ミクロトームによ
り厚さ60nmにカットして、透過型電子顕微鏡（TEM: Hit
achi H7100）用サンプルを作製した。TEM装置におい
て、減圧下（10-5torr）にサンプルホルダー（Hitachi
H8101）により300℃に加熱しつつ、加速電圧100 kV(100
0C/cm2)でサンプルに対し電子線を10分間照射して、経
時変化を観察したところ、サンプル内に金属マグネシウ
ムを内包するオニオン状カーボンが多数観察された。同
時に、サンプル表面にカーボンナノチューブの形成も観
察され、生成物は、金属マグネシウムを内包するオニオ
ン状カーボン、カーボンナノチューブ、アモルファスカ
ーボンおよび未反応の H-(C≡C)32-Hの混合物であっ
た。
【００５０】実施例６ 実施例５と同様にして得られた生成物を実施例５の操作
に引き続いて、サンプルホルダーの温度を800℃まで上
昇させることにより、金属マグネシウムは揮発して、中
空オニオンライクカーボンが形成された。
に引き続いて、サンプルホルダーの温度を800℃まで上
昇させることにより、金属マグネシウムは揮発して、中
空オニオンライクカーボンが形成された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川瀬 昇 京都府京都市下京区中堂寺南町17 関西新 技術研究所材料組織化研究部内
Claims (15)
- 【請求項１】ポリイン(H-(C≡C)n-H)に対し光、電子線
およびイオンビームの少なくとも1種を照射することに
より、或いはポリイン(H-(C≡C)n-H)を加熱することに
より、或いはポリイン(H-(C≡C)n-H)を照射処理と加熱
処理とに供することにより、カーボンナノチューブ、金
属内包オニオンライクカーボン、中空オニオンライクカ
ーボン或いはこれらの２種以上を含む混在物を形成させ
ることを特徴とする機能性炭素材料の製造方法。 - 【請求項２】照射光として、波長300〜1200nm、出力0.1
〜10mJ/cm2のレーザー光を用いる請求項1に記載の機能
性炭素材料の製造法。 - 【請求項３】照射光として、波長400〜800nm、出力0.5
〜5mJ/cm2のレーザー光を用いる請求項２に記載の機能
性炭素材料の製造法。 - 【請求項４】電子線照射を10-2〜10-7torrの減圧下に、
加速電圧1〜2000KVで行う請求項１に記載の機能性炭素
材料の製造法。 - 【請求項５】電子線照射を10-3〜10-5torrの減圧下に、
加速電圧1〜2000KVで行う請求項４に記載の機能性炭素
材料の製造法。 - 【請求項６】電子線照射を10-2〜10-7torrの減圧下に、
加速電圧50〜1000KVで行う請求項４に記載の機能性炭素
材料の製造法。 - 【請求項７】電子線照射を10-3〜10-5torrの減圧下に、
加速電圧50〜1000KVで行う請求項６に記載の機能性炭素
材料の製造法。 - 【請求項８】イオンビーム照射を100〜10-4torrの減圧
下に電離させたHeイオン或いはArイオンを用いて、加速
電圧100V〜10kVおよびイオン電流0.01〜100mA/cm2の条
件下に行う請求項１に記載の機能性炭素材料の製造法。 - 【請求項９】イオンビーム照射を10-1〜10-3torrの減圧
下に電離させたHeイオン或いはArイオンを用いて、加速
電圧100V〜10kVおよびイオン電流0.01〜100mA/cm2の条
件下に行う請求項８に記載の機能性炭素材料の製造法。 - 【請求項１０】イオンビーム照射を100〜10-4torrの減
圧下に電離させたHeイオン或いはArイオンを用いて、加
速電圧200V〜1kVおよびイオン電流0.1〜１０ｍＡ／ｃｍ
２の条件下に行う請求項８に記載の機能性炭素材料の製
造法。 - 【請求項１１】イオンビーム照射を１０−１〜10-3torr
の減圧下に電離させたHeイオン或いはArイオンを用い
て、加速電圧200V〜1kVおよびイオン電流0.1〜100mA/cm
2の条件下に行う請求項１０に記載の機能性炭素材料の
製造法。 - 【請求項１２】加熱を圧力760〜10-6torrおよび温度100
〜2000℃の条件下に行う請求項１に記載の機能性炭素材
料の製造法。 - 【請求項１３】加熱を圧力10-1〜10-3torrおよび200〜1
500℃の条件下に行う請求項１２に記載の機能性炭素材
料の製造法。 - 【請求項１４】加熱を圧力760〜10-4torrのHeまたはAr
雰囲気中温度100〜2000℃の条件下に行う請求項１に記
載の機能性炭素材料の製造法。 - 【請求項１５】加熱を圧力760〜10-4torrのHeまたはAr
雰囲気中温度200〜1500℃の条件下に行う請求項１４に
記載の機能性炭素材料の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10120995A JPH11310406A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 機能性炭素材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10120995A JPH11310406A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 機能性炭素材料の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11310406A true JPH11310406A (ja) | 1999-11-09 |
Family
ID=14800186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10120995A Pending JPH11310406A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 機能性炭素材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11310406A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004162051A (ja) * | 2002-10-22 | 2004-06-10 | Osaka Gas Co Ltd | 赤外線輻射塗料、赤外線輻射皮膜、熱放射性基板及び熱放射性ハウジング |
| GB2384008B (en) * | 2001-12-12 | 2005-07-20 | Electrovac | Method of synthesising carbon nano tubes |
-
1998
- 1998-04-30 JP JP10120995A patent/JPH11310406A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2384008B (en) * | 2001-12-12 | 2005-07-20 | Electrovac | Method of synthesising carbon nano tubes |
| US7033647B2 (en) | 2001-12-12 | 2006-04-25 | Electrovac, Fabrikation Elektrotechnischer Spezialartikel Gesellschaft M.B.H. | Method of synthesising carbon nano tubes |
| JP2004162051A (ja) * | 2002-10-22 | 2004-06-10 | Osaka Gas Co Ltd | 赤外線輻射塗料、赤外線輻射皮膜、熱放射性基板及び熱放射性ハウジング |
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