碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供能够容易制造的碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构及其制造方法，本发明专利技术的碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构(11)的制造方法包括：形成包含Si、Al及Fe的催化剂粒子形成层(3)的工序；在包含氧的氛围中对催化剂粒子形成层(3)进行热处理，形成包含Fe且一部分埋在催化剂粒子形成层(3)而被保持的催化剂粒子(2)，因此，通过调节进行热处理时的氛围中的氧的量，能够调节所形成的包含Fe的催化剂粒子(2)的尺寸或数量，能够容易地形成催化剂粒子的保持结构(11)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构及其制造方法
本专利技术涉及一种碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构及其制造方法。
技术介绍
碳纳米管(以下简称为CNT)作为新材料具有高导热性、高导电性、高耐蚀性等，因此备受关注。这种CNT的制造方法如下：例如，在基板上形成包含作为CNT生成催化剂的物质的层，对所述层进行热处理来在基板上生成多个催化剂粒子，然后向催化剂粒子供给作为CNT原料的气体，使CNT从催化剂粒子生长。在该制造方法中，使CNT生长时催化剂粒子会移动，因此难以使CNT相对于基板表面垂直地生长。因此，正进行开发一种能够将催化剂粒子保持在基板上的保持结构。专利文献1中公开了一种保持结构的制造方法，在基板表面形成的阻挡层上，依次层压包含氧的Al层、由Si构成的缓冲层、Fe层，并通过对所述多层结构进行热处理，由此使得作为催化剂粒子的Fe微粒子的一部分埋在缓冲层而被保持。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2012-91082号公报
技术实现思路
需要解决的技术问题但是，根据专利文献1公开的制造方法，若要控制Fe微粒子的形状等，则需要控制包含在Al层的氧的量、Al层、缓冲层及Fe层的厚度、热处理条件等多个项目，因此难以实现制造的良好成品率。因此，本专利技术的目的在于，提供一种能够容易制造的碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构及其制造方法。为解决技术问题的技术方案本专利技术的碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构，其特征在于，包括包含Fe的催化剂粒子和包含Al和Si的催化剂粒子形成层，所述催化剂粒子形成层由所述Al和所述Si的合金形成，所述催化剂粒子的一部分埋在所述催化剂粒子形成层而被保持。本专利技术的碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构，其特征在于，包括：包含Fe的催化剂粒子、包含Al和Si的催化剂粒子形成层及具有曲面的阻挡层，所述催化剂粒子形成层沿着所述阻挡层的表面形状形成，所述催化剂粒子的一部分埋在所述催化剂粒子形成层而被保持。本专利技术的碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构的制造方法，其特征在于，包括以下工序：形成包含Si、Al及Fe的催化剂粒子形成层；在包含氧的氛围中对所述催化剂粒子形成层进行热处理，形成包含所述Fe且一部分埋在所述催化剂粒子形成层而被保持的催化剂粒子。专利技术的效果根据本专利技术的碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构，包括包含Fe的催化剂粒子和包含Al和Si的催化剂粒子形成层，所述催化剂粒子形成层由所述Al和所述Si的合金形成，所述催化剂粒子的一部分埋在所述催化剂粒子形成层而被保持，因此，与通过层叠Al层和Si层来形成催化剂粒子形成层的情况相比，能够容易调节Al和Si的比例，能够通过本专利技术的制造方法容易地制造。根据本专利技术的碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构，包括包含Fe的催化剂粒子、包含Al和Si的催化剂粒子形成层及具有曲面的阻挡层，所述催化剂粒子形成层沿着所述阻挡层的表面形状形成，所述催化剂粒子的一部分埋在所述催化剂粒子形成层而被保持，且通过涂布法形成，因此，即使在具有曲面的基体上也能够容易地制造。并且，保持结构能够在圆筒形状的基体上沿着其表面形状制造阻挡层和催化剂粒子形成层从而形成CNT，因此能够更加有效地制造CNT。根据本专利技术的碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构的制造方法，包括以下工序：形成包含Si、Al及Fe的催化剂粒子形成层；在包含氧的氛围中对催化剂粒子形成层进行热处理，形成包含所述Fe且一部分埋在催化剂粒子形成层而被保持的催化剂粒子，因此，可通过调节进行热处理时的氛围中的氧的量，调节所形成的包含Fe的催化剂粒子的尺寸或数量，能够容易地形成催化剂粒子的保持结构。附图的简要说明图1是表示第一实施方式的催化剂粒子保持体的剖面的示意图。图2是表示第一实施方式的催化剂粒子保持体的制造工序的示意图。图3是表示第二实施方式的催化剂粒子保持体的剖面的示意图。图4是表示变形例的催化剂粒子保持体的剖面的示意图。图5是表示本专利技术的催化剂粒子的保持结构的剖面的透射型电子显微镜照片。图6是表示本专利技术的催化剂粒子的保持结构的剖面的透射型电子显微镜照片。附图标记说明1：催化剂粒子保持体2：催化剂粒子3：催化剂粒子形成层4、4A：阻挡层5、5A：基体6：合金层7：Fe层8：Al层9：Si层11、11A、11B：保持结构专利技术的实施方式以下，对本专利技术的实施方式进行详细说明。1.第一实施方式(1)结构如图1所示，催化剂粒子保持体1包括基体5和催化剂粒子的保持结构11。基体5例如由Si(硅)构成，是表面平坦地形成的板状部件。基体5还可以由Al(铝)等金属、Al2O3(氧化铝)、SiO2(二氧化硅)、MgO(氧化镁)、TiO2(二氧化钛)、ZrO2(二氧化锆)等金属氧化物形成。当基体5由Al或Al2O3等将在后面描述的可用作阻挡层的材质形成时，基体5将成为阻挡层。在这种情况下，无需形成阻挡层4。保持结构11形成在基体5上，包括阻挡层4、催化剂粒子形成层3及催化剂粒子2。阻挡层4形成在基体5上。阻挡层4例如由Al2O3、MgO、TiO2、ZrO2等金属氧化物或者Al等金属形成。形成阻挡层4是为了防止催化剂粒子形成层3和基体5发生相互作用，阻挡层4的厚度为只要基体5和催化剂粒子形成层3不相互作用的程度即可。催化剂粒子形成层3由Si和Al的合金形成，且将Al和Si以1:1～1:9的原子比例包含。催化剂粒子形成层3的表面残留将在后面描述的Fe层的一部分。并且，催化剂粒子形成层3表面的Fe层还可以在形成将在后面描述的催化剂粒子2的过程中消失而不残留。此外，催化剂粒子形成层3可以包含在形成催化剂粒子2的过程中生成的Fe的硅化物或氧化铁、Si或Al的氧化物。催化剂粒子形成层3形成为1～3nm的厚度。催化剂粒子形成层3在其表面附近包含的氧最多，厚度方向的深度越深氧浓度会越低。催化剂粒子2具有最大直径为5～20nm的大致球形的形状，在催化剂粒子形成层3的表面以隔开预定间隔的方式配置。催化剂粒子2的形状并不局限于球形，也可以具有鸡蛋形或葫芦形、多面体的形状等。此外，催化剂粒子2还可以具有上述形状的一部分挂起的形状。催化剂粒子2是以109～1012个/cm2的密度配置。催化剂粒子2的密度是通过从利用原子力显微镜观察催化剂粒子形成层3的表面的形状像测量催化剂粒子2的数量来计算。催化剂粒子2的一部分埋在催化剂粒子形成层3中，其余部分从催化剂粒子形成层3的表面露出。即，催化剂粒子2保持在催化剂粒子形成层3，并固定在其表面。催化剂粒子2只要以在催化剂粒子形成层3的表面不移动的程度埋在其表面即可。此外，优选地，催化剂粒子2的一部分从催化剂粒子形成层3的表面露出。催化剂粒子2包含Fe(铁)。催化剂粒子2可以由Fe形成，也可以由Fe与其他金属的合金形成，还可以包含其他元素作为杂质。(2)制造方法参照图2对催化剂粒子保持体1的制造方法进行说明。首先，利用溅射或者化学气相生长法(CVD：ChemicalVaporDeposition)、原子层沉积方法(ALD：AtomicLayerDeposition)，在基体5上形成阻挡层4(图2A)。然后，通过溅射或者电子束物理蒸镀，在阻挡层4上形成Al和Si的原子比例为1:1～1:9的厚度为1～3nm的合金层6(图2B)。对于合金层6，作为溅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构，其特征在于，包括：包含Fe的催化剂粒子，和包含Al和Si的催化剂粒子形成层，所述催化剂粒子形成层由所述Al和所述Si的合金形成，所述催化剂粒子的一部分埋在所述催化剂粒子形成层而被保持。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.01 JP 2014-1772651.一种碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构，其特征在于，包括：包含Fe的催化剂粒子，和包含Al和Si的催化剂粒子形成层，所述催化剂粒子形成层由所述Al和所述Si的合金形成，所述催化剂粒子的一部分埋在所述催化剂粒子形成层而被保持。2.根据权利要求1所述的碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构，其特征在于，所述催化剂粒子形成层形成在阻挡层上。3.根据权利要求1或2所述的碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构，其特征在于，所述催化剂粒子形成层将Al和Si以1:1～1:9的比例包含。4.根据权利要求1至3中任一项所述的碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构，其特征在于，所述催化剂粒子以109～1012个/cm2的密度配置。5.根据权利要求1至4中任一项所述的碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构，其特征在于，所述保持结构形成在板状的基体上。6.一种碳纳米管制造用催化剂粒子的保持结构，其特征在于，包括：包含Fe的催化剂粒子、包含Al和Si...

【专利技术属性】
技术研发人员：小向拓治，下元温，辉平广美，
申请(专利权)人：霓达株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP