[發明專利]制造大徑化了的單層碳納米管的方法

有效

• 申請號: 200680045546.2
• 申請日: 2006-12-04
• 公開（公告）號: CN101321694A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 丹下恭一;竹內靜香;水野二郎
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B01J20/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 蔣亭;苗堃

技術領域

本發明涉及制造大徑化了的單層碳納米管(SWNT)的方法。

背景技術

作為燃料電池車的開發的重要課題，有涉及成為燃料的氫的貯藏的問題。現在，作為燃料電池車，存在有裝載了350個大氣壓的高壓氫罐的車等，此外，作為被期待能夠應用于燃料電池車用的貯氫罐中的材料，提出過在-253℃的極低溫度下液化的液體氫、利用熱分解產生氫的氫化物、氫吸留合金(MH)及活性碳等氫吸留材料等。

由于想要將這些原料作為貯氫罐裝載于汽車上，因此最好質輕且小型，希望有滿足這些條件的最為理想的材料。其中的碳納米管，特別是單層的碳納米管受到關注，在其他的文獻等(例如參照特開2003-154260號公報)中也給出作為氣體吸留材料的可能性。

但是，在碳納米管中，存在若干問題，例如有雜質、管徑的問題。碳納米管在大多數情況下，在產品中含有在合成它之時所用的金屬催化劑等雜質，很難將它們完全地除去。另外，碳納米管雖然可以利用各種方法，例如電弧放電法、激光蒸鍍法、化學氣相生長法(例如參照特開2004-182573號公報)來合成，但是現在市面銷售的單層碳納米管的管徑很細，經常不適于將其內部空間用于氣體的貯藏。所以，為了將碳納米管作為氣體吸留材料使用，需要將其管徑擴大為適度的尺寸，即需要將其大徑化。

一般來說，已知通過在惰性氣體等氣氛下將碳納米管進行高溫處理，就可以使碳納米管融合而將其管徑擴大。但是，會有因該熱處理而生成石墨等新的雜質的問題，希望有可以在抑制雜質的生成的同時擴大碳納米管的管徑的處理方法。

在特開2004-244309號公報中，記載有如下的方法，即，通過將由烴、醇或它們的混合物構成的原料在由含過渡金屬元素物質等構成的催化劑的存在下，以溫度100～800℃、壓力0.2～60MPa進行處理，來制造納米碳材料。通過將所生成的納米碳在惰性氣體中燒成，可以除去殘留的雜質，提高納米碳的結晶性。據記載，為了更為可靠地除去雜質，最好改變溫度而進行多次燒成，例如通過在400～900℃的溫度下燒成后，繼而在900～2800℃的溫度下燒成來進行。另外，據記載，通過將燒成溫度設為1500℃以上，就可以將殘留于所生成的納米碳中的催化劑升華除去。

但是，在特開2004-244309號公報中，是在惰性氣氛下進行燒成，很難實現碳納米管中所含的合成用金屬催化劑的完全除去。另外，由于所合成的碳納米管是多層的，因此與單層的情況相比，每單位質量的氣體吸留性能較差。

發明內容

所以，本發明的目的在于，提供一種制造大徑化了的高純度的單層碳納米管的方法。

為了解決上述問題，根據本發明，提供一種制造大徑化了的單層碳納米管的方法，其特征是，包括將原料碳納米管在1.3×10^-2Pa以下的真空度下，并且在1500～2000℃、優選1700～2000℃的溫度范圍中進行加熱的大徑化處理工序。

另外，根據本發明的優選的方式，提供一種制造大徑化了的單層碳納米管的方法，其特征是，包括將原料碳納米管在1.3×10^-2Pa以下的真空度下，并且在800～1700℃、優選1400～1600℃、更優選1500～1550℃的溫度范圍中進行加熱的前處理工序；及將進行了前處理的原料碳納米管在1.3×10^-2Pa以下的真空度下，并且在1500～2000℃、優選1700～2000℃的溫度范圍中進行加熱的大徑化處理工序，上述大徑化處理工序是在比上述前處理工序高的溫度下實施的。該方式中，在超過1200℃的溫度下實施前處理工序的情況下，更優選在前處理工序之后，不將溫度降低為1200℃以下地實施上述溫度范圍的大徑化處理工序。

另外，根據本發明，提供一種使用了上述的大徑化了的單層碳納米管的氣體吸留材料。

根據本發明的方法，可以獲得大徑化了的高純度的單層碳納米管。

附圖說明

圖1是表示依照本發明在各種溫度壓力條件下進行了處理的單層碳納米管的雜質含量及管徑的圖。

圖2是表示依照本發明在包含前處理工序的各種溫度壓力條件下進行了處理的單層碳納米管的雜質含量及管徑的圖。

具體實施方式