[發明專利]碳納米管

在審

• 申請號: 201480057892.7
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN105658573A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 高井廣和;上島貢
• 申請（專利權）人: 日本瑞翁株式會社
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02
• 代理公司: 北京市嘉元知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11484
• 代理人: 陳靜

技術領域

本發明涉及碳納米管。

背景技術

碳納米管(以下，也稱為“CNT”)是僅由碳原子構成、直徑為0.4～50nm、 長度約為1～數百μm的一維性的納米材料。其化學結構以由石墨層卷曲地連 在一起而成的結構所表示，層數僅為1層的碳納米管也稱為單壁碳納米管。

由于單壁CNT具有較大的比表面積，因此期待其作為物質及能量的貯 存體、分離膜、電極材料而得到廣泛應用。在專利文獻1中記載了頂端開口 的CNT。這樣的CNT與頂端未開口的CNT相比，比表面積更大。

另外，在專利文獻2中記載了下述技術：通過利用氧化進行在單壁CNT 的頂端、側壁上開孔的開口處理，從而使單壁CNT的比表面積增大。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2007-84431號公報

專利文獻2：日本特開2011-207758號公報

發明內容

發明要解決的問題

在CNT的內部存在原子/分子水平的被限制的空間，該空間能夠貯存物 質等。就CNT而言，在發揮物質及能量的保持性、能量傳遞性以及能量分 散性這樣的各特性方面，比表面積大是重要的要素，但從充分發揮出CNT 的潛在特性的觀點出發，除了比表面積大之外，還期望CNT內部的可活用 性高。

作為使CNT內部可活用的方法，可以列舉使CNT的頂端開口的方法、 和使CNT的側壁開口的方法。但是，如專利文獻1那樣，僅CNT的頂端開 口時，對于有效地活用CNT內部而言仍是不充分的。另一方面，在專利文 獻2的技術中，通過在側壁形成細孔，改善了上述物質、能量的保持性等。 與頂端的開口不同，側壁的開口由于能夠在CNT上隨機大量地存在，因此 可以提高物質等向CNT內部的可達性(accessibility)，在提高CNT內部的可 活用性方面是優選的。但是，就專利文獻2的技術而言，需要對合成的CNT 取向聚集體進行氧化處理等開口處理，要花費大量的時間和精力。因此，要 求無需進行氧化處理等開口處理、能夠保持合成后的狀態對內部進行有效地 活用的CNT。

于是，本發明鑒于上述問題而完成，目的在于提供一種即使不進行開口 處理也能夠保持合成后的狀態對內部進行有效地活用的碳納米管。

解決問題的方法

CNT開口的增加可以通過內部比表面積的增加而得知。為了達成上述 目的，本發明人等進行了深入地研究，結果發現，在向催化劑供給原料氣體、 并利用化學氣相沉積法(以下，也稱為“CVD法”)使CNT生長的方法中， 通過采用特定的條件，即使在生長后不進行開口處理，也可以獲得內部比表 面積相對于總比表面積的比例大、頂端保持未開口、而側壁具有大量開口的 CNT。具體而言，在面積為400cm²以上的基材上利用濕法形成了催化劑的 催化劑基材上，利用將分別進行形成工序、生長工序及冷卻工序的單元連結 而成的連續式CNT制造裝置使CNT生長是重要的。

基于上述認識而完成的本發明的主要方案如下所述。

本發明的碳納米管的主要特征之一在于，其未經開口處理、且由吸附等 溫線得到的t曲線(t-Plot)顯示向上凸的形狀。

在本發明中，優選所述t曲線的拐點在0.2≤t(nm)≤1.5的范圍。

在本發明中，優選由所述t曲線得到的總比表面積S1及內部比表面積 S2滿足0.05≤S2/S1≤0.30。

在本發明中，優選碳納米管的平均外徑為2～5nm。

發明的效果

本發明的碳納米管盡管未進行開口處理，也能夠保持合成后的狀態將內 部進行有效地活用。

附圖說明

圖1為坐標圖，示出了表面具有細孔的試樣的t曲線的一例。

圖2為示意圖，示出了能夠適用于本發明的CNT制造裝置的構成的一 例。

圖3為坐標圖，示出了實施例1的t曲線。

圖4為實施例1的CNT的TEM圖像。

圖5為示意圖，示出了用于比較例的CNT制造裝置的構成。

圖6為坐標圖，示出了示出比較例的t曲線。

圖7為比較例的CNT的TEM圖像。

符號說明

100CNT制造裝置

1入口凈化部

2形成單元