碳膜及其制造方法技术

本发明专利技术提供包含纤维状碳纳米结构体和导电性碳的、且该纤维状碳纳米结构体的BET比表面积为500m

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳膜及其制造方法
本专利技术涉及碳膜及其制造方法，特别涉及包含纤维状碳纳米结构体和导电性碳的碳膜以及制造该碳膜的方法。
技术介绍
导电性碳等碳材料由于显示高导电性、热传导性，所以自被发现以来就成为备受瞩目的材料。其中，仅由碳材料构成的片状结构体根据其特性有可能在多方面展开应用，也期待应用于蓄电设备等。特别是近年来，作为导电性、热传导性及机械特性优异的材料，碳纳米管(以下，有时称为“CNT”。)备受瞩目。但是，CNT等纤维状碳纳米结构体由于是直径为纳米尺寸的微细的结构体，所以单体的处理性、加工性差。因此，提出了例如使多根CNT聚集成膜状，从而形成有时也被称为“巴基纸”(BuckyPaper)的碳纳米管膜(以下，有时称为“CNT膜”。)，并将该CNT膜用作导电膜等。具体而言，提出将CNT膜作为构成太阳能电池、触摸面板等的电极的构件(例如，导电膜、催化剂层等)来使用，该CNT膜是通过使用过滤和干燥等手段从包含溶剂和CNT的碳纳米管分散液中除去溶剂而成膜的(例如，参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-105909号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在CNT等纤维状碳纳米结构体的制造中需要先进的技术和高的制造成本，仅以CNT等纤维状碳纳米结构体为碳材料制作的碳膜是非常昂贵的。此外，在粒子形状的导电性碳等碳材料中，碳材料彼此的结合力弱，使用由有机材料构成的粘结材料进行片化而确保自支撑性、成膜性。但是，用这种以往已知的方法制作的碳膜在用于太阳能电池、触摸面板等用途时，导电性不充足，需要进一步的特性改进。因此，本专利技术的目的在于提供包含与CNT等纤维状碳纳米结构体不同的导电性碳的、并且自支撑性和导电性优异的碳膜以及其制造方法。用于解决问题的方案本专利技术人等为了实现上述目标进行了深入研究。而且，本专利技术人等发现通过形成包含具有规定的BET比表面积的纤维状碳纳米结构体和导电性碳的碳膜，可得到自支撑性和导电性优异的碳膜，从而完成了本专利技术。即，本专利技术的目的在于有利地解决上述问题，本专利技术的碳膜的特征在于，包含纤维状碳纳米结构体和导电性碳，该纤维状碳纳米结构体的BET比表面积为500m2/g以上。这样，通过包含具有500m2/g以上的BET比表面积的纤维状碳纳米结构体以及导电性碳，能够提供自支撑性和导电性优异的碳膜。在本专利技术的碳膜中，优选所述纤维状碳纳米结构体和所述导电性碳的含有比例以质量比(纤维状碳纳米结构体/导电性碳)计为95/5～35/65。通过将该纤维状碳纳米结构体和导电性碳的含有比例设为以质量比(纤维状碳纳米结构体/导电性碳)计为95/5～35/65，能够在提高碳膜的导电性的同时也提高碳膜的成膜性。此外，在本专利技术的碳膜中，优选所述纤维状碳纳米结构体包含碳纳米管。如果使用包含碳纳米管的纤维状碳纳米结构体，则能够进一步提高碳膜的强度和自支撑性。本专利技术的碳膜的制造方法的特征在于包含如下工序，在含有BET比表面积为500m2/g以上的纤维状碳纳米结构体、分散剂及溶剂的纤维状碳纳米结构体分散液中混合导电性碳，接着除去该溶剂而将碳膜成膜。这样，通过在使该纤维状碳纳米结构体预先分散的纤维状碳纳米结构体分散液中混合导电性碳，并除去溶剂而成膜，能够制造自支撑性和导电性优异的碳膜。在本专利技术的碳膜的制造方法中，优选还包含如下工序，将在所述溶剂中添加所述纤维状碳纳米结构体和所述分散剂而成的粗分散液供给可得到气蚀效果或破碎效果的分散处理，使该纤维状碳纳米结构体分散，从而制备所述纤维状碳纳米结构体分散液。通过将粗分散液供给可得到气蚀效果或破碎效果的分散处理，能够使纤维状碳纳米结构体良好地分散在分散液中，接着能够均匀地对混合的导电性碳和纤维状碳纳米结构体进行混合。在由该均匀的分散液成膜的碳膜中，由于纤维状碳纳米结构体和导电性碳均匀地分散而存在，所以能够进一步提高自支撑性和导电性及其他特性。在本专利技术的碳膜的制造方法中，优选所述纤维状碳纳米结构体分散液中的所述纤维状碳纳米结构体和所述导电性碳的含有比例以质量比(纤维状碳纳米结构体/导电性碳)计为95/5～35/65。通过将该纤维状碳纳米结构体和导电性碳的含有比例设为以质量比(纤维状碳纳米结构体/导电性碳)计为95/5～35/65，能够制造导电性更高成膜性也优异的碳膜。此外，在本专利技术的碳膜的制造方法中，优选所述纤维状碳纳米结构体包含碳纳米管。如果使用包含碳纳米管的纤维状碳纳米结构体，则能够进一步提高碳膜的强度和自支撑性。专利技术效果根据本专利技术，能够提供包含与CNT等纤维状碳纳米结构体不同的导电性碳的、并且自支撑性和导电性优异的碳膜及其制造方法。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式进行详细地说明。此处，本专利技术的碳膜包含BET比表面积为500m2/g以上的纤维状碳纳米结构体以及导电性碳。本专利技术的碳膜能够使用本专利技术的碳膜的制造方法进行制造。(碳膜)本专利技术的碳膜是由将多根纤维状碳纳米结构体聚集成膜状而成的纤维状碳纳米结构体的聚集体构成的。而且，本专利技术的碳膜的重要特征之一在于，构成聚集体的纤维状碳纳米结构体具有500m2/g以上的BET比表面积。此外，本专利技术的碳膜的重要特征之一还在于，包含纤维状碳纳米结构体以外的导电性碳。另外，在本专利技术中，碳膜可以是在基材等支承体上形成的膜(带支承体的膜)，也可以是自支撑(freestanding)膜。[纤维状碳纳米结构体]本专利技术所使用的纤维状碳纳米结构体的BET比表面积为500m2/g以上，优选为600m2/g以上，更优选为800m2/g以上，进一步优选为1000m2/g以上。此外，该BET比表面积优选为2500m2/g以下，更优选为1200m2/g以下。进而，在纤维状碳纳米结构体包含CNT，该CNT主要为开口的情况下，优选BET比表面积为1300m2/g以上。如果纤维状碳纳米结构体的BET比表面积为500m2/g以上，则能够充分提高碳膜的热传导性和强度。此外，如果纤维状碳纳米结构体的BET比表面积为2500m2/g以下，则能够抑制纤维状碳纳米结构体的凝聚而提高碳膜中的纤维状碳纳米结构体的分散性。另外，在本专利技术中，“BET比表面积”是指使用BET法测定的氮吸附比表面积。此处，BET比表面积为500m2/g以上的纤维状碳纳米结构体可以仅由作为圆筒形状的碳纳米结构体的碳纳米管(以下，有时称为“CNT”。)构成，也可以是CNT和CNT以外的非圆筒形状的纤维状碳纳米结构体、例如后述的石墨烯纳米管的混合物。另外，作为BET比表面积为500m2/g以上的纤维状碳纳米结构体中的CNT，没有特别限定，能够使用单层碳纳米管和/或多层碳纳米管，但优选使用单层至5层的碳纳米管，更优选使用单层碳纳米管。这是因为当使用单层碳纳米管时，与使用多层碳纳米管的情况比较，能够进一步提高碳膜的热传导性和强度。而且，碳纳米管能够按照例如以下的方法高效率地制造，在表面具有碳纳米管制造用的催化剂层的基材上供给原料化合物和载气而利用化学气相沉积法(CVD法)合成CNT时，通过使体系内存在微量的氧化剂(催化剂活化物质)从而使催化剂层的催化活性飞跃性提高的方法(超生长(SuperGrowth)法；参考国际公开第2006/011655号)。另外，在以下中，有时将通过超生长法得到的碳纳米管称为“S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳膜，其包含：纤维状碳纳米结构体和导电性碳，该纤维状碳纳米结构体的BET比表面积为500m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.31 JP 2015-0713831.一种碳膜，其包含：纤维状碳纳米结构体和导电性碳，该纤维状碳纳米结构体的BET比表面积为500m2/g以上。2.如权利要求1所述的碳膜，其中，所述纤维状碳纳米结构体和所述导电性碳的含有比例以质量比计，即纤维状碳纳米结构体/导电性碳为95/5～35/65。3.如权利要求1或2所述的碳膜，其中，所述纤维状碳纳米结构体包含碳纳米管。4.一种碳膜的制造方法，其包含如下工序：在含有BET比表面积为500m2/g以上的纤维状碳纳米结构体、分散剂以及溶剂的纤维状碳纳米结构体...

【专利技术属性】
技术研发人员：山岸智子，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