[發明專利]碳納米管復合電極及其制造方法

有效

• 申請號: 201280022506.1
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN103518238B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 富永昌人;坂本伸悟;深道佑一;巖岡彩子;橋口昭貴;戶上純;渡邊範明
• 申請（專利權）人: 國立大學法人熊本大學
• 主分類號: H01B1/18
• 分類號: H01B1/18;H01L51/44;H01M4/583;H01M4/96
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司11280
• 代理人: 王勇,王博

技術領域

本發明涉及碳納米管復合電極及其制造方法。

背景技術

碳納米管是將1層石墨烯層（由六個碳的環構成的層）弄圓成為圓筒形的、其直徑在0.4nm至數十nm左右的管狀物質，作為具有熱學穩定性和化學穩定性、力學強度、電子傳導性、熱傳導性、延伸至近紅外區域的光譜特性的優越的納米材料而引人注目。

在碳納米管（以下，往往記為“CNT”。）中，有上述石墨烯層為1層的單層碳納米管（SWCNT）、石墨烯層為2層的2層碳納米管（DWCNT）以及石墨烯層為2層以上的多層碳納米管（MWCNT）。

作為碳納米管的應用例，正在開發將碳納米管固定在電極基板上的碳納米管復合電極（CNT復合電極）。

例如，在專利文獻1中，公開了包括使之從固定于電極基板上的金屬催化劑中生長的CNT的CNT復合電極。

用該方法由于在電極基板上直接形成CNT，所以CNT與電極的電子移動很容易，可用作高靈敏度的傳感器。另一方面，CNT與電極的結合力不充分，CNT容易脫落。特別是，在傳感器用途等有必要浸漬于水中的情況下，有CNT容易脫離的問題。

另外，在專利文獻2中，公開了在電極基板上堆積包含該電極基板的主成分的微粒與CNT的混合物，在無氧氣氛中加熱，將該微粒形成薄膜，使CNT固定住的CNT復合電極的制造方法。

在該CNT復合電極中，CNT由于被夾入包含該電極基板的主成分的微粒而被固定住，所以被牢固地固定在電極上。然而，在固定化時CNT壁面由于受到包含電極基板的主成分的微粒傷害，所以不能充分地得到CNT原本的特性。另外，用該方法有在每單位電極面積上可固定的CNT的量不能那么多的缺點。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：特開2008-64724號公報

專利文獻2：特開2005-332612號公報

發明內容

在這種狀況下，本發明的目的在于，提供一種碳納米管在激活了其特性的狀態下被牢固地固定在電極基材上，并且具有碳納米管原本的電極特性的碳納米管復合電極及其制造方法。

本發明人發現，應該解決上述課題而反復銳意研究的結果是，下述的發明與上述目的一致，達至了本發明。

亦即，本發明涉及以下的發明。

<1>一種在電極基材的表面上，具有包含多孔氧化物和碳納米管的表面層的碳納米管復合電極，

上述碳納米管從上述多孔氧化物生成，并且在該碳納米管之中，至少一部分碳納米管與電極基材進行電連接而成為碳納米管復合電極。

<2>根據上述<1>所述的碳納米管復合電極，上述多孔氧化物是從由沸石、活性氧化鋁和中位多孔二氧化硅構成的組中所選出的至少1種以上。

<3>根據上述<2>所述的碳納米管復合電極，上述多孔氧化物是沸石。

<4>根據上述<1>至<3>的任意一項中所述的碳納米管復合電極，上述電極基材是從由金（Au）構成的電極基材或鍍過金（Au）的電極基材。

<5>根據上述<1>至<4>的任意一項中所述的碳納米管復合電極，在上述多孔氧化物上所生成的碳納米管之中，一部分碳納米管部分地被掩埋于上述電極基材的表面內。

<6>根據上述<1>至<5>的任意一項中所述的碳納米管復合電極，上述碳納米管包含從上述多孔氧化物的細孔所生成的碳納米管。

<7>根據上述<1>至<6>的任意一項中所述的碳納米管復合電極，上述碳納米管是以載持在多孔氧化物上的金屬微粒作為催化劑所生成的碳納米管。

<8>根據上述<7>所述的碳納米管復合電極，上述金屬微粒的載持量相對于多孔氧化物100重量份，為0.1重量份以上且10重量份以下。

<9>根據上述<1>至<8>的任意一項中所述的碳納米管復合電極，上述碳納米管的總數的70%以上是單層碳納米管。

<10>根據上述<1>至<9>的任意一項中所述的碳納米管復合電極，上述碳納米管是非氧化型的碳納米管。

<11>根據上述<1>至<10>的任意一項中所述的碳納米管復合電極，在上述碳納米管的壁面上固著有金屬和/或半導體。