碳纳米管制造技术

本发明专利技术的目的在于提供即使不进行开口处理也可以保持合成后的状态将内部有效地进行活用的碳纳米管。本发明专利技术的碳纳米管的特征在于，其未经开口处理、且由吸附等温线得到的t曲线显示向上凸的形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及碳纳米管。
技术介绍
碳纳米管(以下，也称为“CNT”)是仅由碳原子构成、直径为0.4～50nm、长度约为1～数百μm的一维性的纳米材料。其化学结构以由石墨层卷曲地连在一起而成的结构所表示，层数仅为1层的碳纳米管也称为单壁碳纳米管。由于单壁CNT具有较大的比表面积，因此期待其作为物质及能量的贮存体、分离膜、电极材料而得到广泛应用。在专利文献1中记载了顶端开口的CNT。这样的CNT与顶端未开口的CNT相比，比表面积更大。另外，在专利文献2中记载了下述技术：通过利用氧化进行在单壁CNT的顶端、侧壁上开孔的开口处理，从而使单壁CNT的比表面积增大。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2007-84431号公报专利文献2：日本特开2011-207758号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在CNT的内部存在原子/分子水平的被限制的空间，该空间能够贮存物质等。就CNT而言，在发挥物质及能量的保持性、能量传递性以及能量分散性这样的各特性方面，比表面积大是重要的要素，但从充分发挥出CNT的潜在特性的观点出发，除了比表面积大之外，还期望CNT内部的可活用性高。作为使CNT内部可活用的方法，可以列举使CNT的顶端开口的方法、和使CNT的侧壁开口的方法。但是，如专利文献1那样，仅CNT的顶端开口时，对于有效地活用CNT内部而言仍是不充分的。另一方面，在专利文<br>献2的技术中，通过在侧壁形成细孔，改善了上述物质、能量的保持性等。与顶端的开口不同，侧壁的开口由于能够在CNT上随机大量地存在，因此可以提高物质等向CNT内部的可达性(accessibility)，在提高CNT内部的可活用性方面是优选的。但是，就专利文献2的技术而言，需要对合成的CNT取向聚集体进行氧化处理等开口处理，要花费大量的时间和精力。因此，要求无需进行氧化处理等开口处理、能够保持合成后的状态对内部进行有效地活用的CNT。于是，本专利技术鉴于上述问题而完成，目的在于提供一种即使不进行开口处理也能够保持合成后的状态对内部进行有效地活用的碳纳米管。解决问题的方法CNT开口的增加可以通过内部比表面积的增加而得知。为了达成上述目的，本专利技术人等进行了深入地研究，结果发现，在向催化剂供给原料气体、并利用化学气相沉积法(以下，也称为“CVD法”)使CNT生长的方法中，通过采用特定的条件，即使在生长后不进行开口处理，也可以获得内部比表面积相对于总比表面积的比例大、顶端保持未开口、而侧壁具有大量开口的CNT。具体而言，在面积为400cm2以上的基材上利用湿法形成了催化剂的催化剂基材上，利用将分别进行形成工序、生长工序及冷却工序的单元连结而成的连续式CNT制造装置使CNT生长是重要的。基于上述认识而完成的本专利技术的主要方案如下所述。本专利技术的碳纳米管的主要特征之一在于，其未经开口处理、且由吸附等温线得到的t曲线(t-Plot)显示向上凸的形状。在本专利技术中，优选所述t曲线的拐点在0.2≤t(nm)≤1.5的范围。在本专利技术中，优选由所述t曲线得到的总比表面积S1及内部比表面积S2满足0.05≤S2/S1≤0.30。在本专利技术中，优选碳纳米管的平均外径为2～5nm。专利技术的效果本专利技术的碳纳米管尽管未进行开口处理，也能够保持合成后的状态将内部进行有效地活用。附图说明图1为坐标图，示出了表面具有细孔的试样的t曲线的一例。图2为示意图，示出了能够适用于本专利技术的CNT制造装置的构成的一例。图3为坐标图，示出了实施例1的t曲线。图4为实施例1的CNT的TEM图像。图5为示意图，示出了用于比较例的CNT制造装置的构成。图6为坐标图，示出了示出比较例的t曲线。图7为比较例的CNT的TEM图像。符号说明100CNT制造装置1入口净化部2形成单元3生长单元4冷却单元5出口净化部6输送单元7、8、9连接部10催化剂基材11、12、13气体混入防止机构具体实施方式以下，结合附图对本专利技术的CNT的实施方式进行说明。本专利技术的CNT可以通过向表面具有催化剂层的基材(以下，称为“催化剂基材”)供给原料气体、并利用CVD法使CNT在催化剂层上生长的方法来制造。在该方法中，在催化剂层上，大量的CNT沿着与催化剂基材大致垂直的方向取向而形成聚集体。在本说明书中，将其称为“CNT取向聚集体”。进而，在本说明书中，将统一地将该CNT取向聚集体从催化剂基材剥离而得到的物体称为“CNT”。本专利技术的CNT的主要特征之一是其未经开口处理、且由吸附等温线得到的t曲线显示向上凸的形状。该t曲线是基于通过氮气吸附法测定的数据而得到的。所述吸附是气体分子从气相被去除至固体表面的现象，根据其原因，可以分为物理吸附和化学吸附。在氮气吸附法中利用物理吸附。如果吸附温度恒定，则压力越大，吸附于CNT的氮气分子的数量越多。将以相对压力(吸附平衡状态的压力P与饱和蒸汽压P0之比)为横轴、以氮气吸附量为纵轴作图而得到的曲线称为“等温线”，将边增加压力边测定氮气吸附量的情况称为“吸附等温线”，将边减小压力边测定氮气吸附量的情况称为“脱附等温线”。上述t曲线是通过在利用氮气吸附法测定的吸附等温线中、将相对压力转换为氮气吸附层的平均厚度t(nm)而得到的。即，通过以氮气吸附层的平均厚度t相对于相对压力P/P0作图而得到已知的标准等温线，并由该已知的标准等温线求出对应于相对压力的氮气吸附层的平均厚度t而进行上述转换，可得到CNT的t曲线(由deBoer等人提出的t曲线法)。表面具有细孔的试样(不限于CNT)的典型的t曲线如图1所示。此时，氮气吸附层的生长可分类为以下(1)～(3)阶段。即，可以观测到：(1)对于整个表面的基于氮分子的单分子吸附层形成过程；(2)多分子吸附层形成和伴随该形成而在细孔内发生的毛细管凝聚填充过程；(3)对于细孔被氮装满了的表观上呈非多孔性表面的多分子吸附层形成过程。根据该(1)～(3)的过程，t曲线的斜率发生变化。图3为本专利技术的CNT的t曲线，如其所示，在氮气吸附层的平均厚度t小的区域，曲线位于通过原点的直线上，而与此相对，随着t增大，曲线变到相对于该直线偏下的位置，显示向上凸的形状。这样的t曲线的形状表示CNT的内部比表面积相对于总比表面积的比例大、在CNT的侧壁形成了大量的开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管，其未经开口处理，且由吸附等温线得到的t曲线显示向上凸的形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.31 JP 2013-2274391.一种碳纳米管，其未经开口处理，且由吸附等温线得到的t曲线显示
向上凸的形状。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管，其中，所述t曲线的拐点在0.2≤

【专利技术属性】
技术研发人员：高井广和，上岛贡，
申请(专利权)人：日本瑞翁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP