碳纳米管制造方法及制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供能够以高收获率制造碳纳米管的碳纳米管制造方法及制造装置

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳纳米管制造方法及制造装置


[0001]本专利技术涉及碳纳米管制造方法及制造装置
。

技术介绍

[0002]已知有这样的碳纳米管类的制造方法：在向发热容器内放入了将由有机物聚合物构成的纳米纤维和催化剂金属混合而成的含金属纳米纤维的状态下，向发热容器照射电磁波能量而使发热容器发热，由此将含金属纳米纤维加热，其结果为，将纳米纤维作为碳源地生成包裹金属的碳纳米管类
。
含金属纳米纤维具有在纳米纤维的表面包覆有金属的方式和金属的纳米颗粒被纳米纤维包裹的方式
。
在纳米纤维的表面包覆有金属的含金属纳米纤维利用通常的金属包覆方法例如真空蒸镀法等在纳米纤维包覆金属来制造
。
金属的纳米颗粒被纳米纤维包裹的含金属纳米纤维利用将包含金属的纳米颗粒和纳米纤维的材料树脂的悬浊液作为原料的静电纺丝法来制造，所述悬浊液例如是使金属的纳米颗粒分散在将纳米纤维的材料树脂溶解于溶剂而成的溶液中而得到的悬浊液
。
碳纳米管类的收获率为约4％
(
专利文献
1)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开
2010
‑
269996
号说明书

技术实现思路

[0006]专利技术要解决的问题
[0007]但是，若这样碳纳米管类的收获率低到约4％，则得到的碳纳米管类的每单位时间单位质量的制造成本增大
。
[0008]本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供能够以高收获率制造碳纳米管的碳纳米管制造方法及制造装置
。
[0009]用于解决问题的方案
[0010]本申请第1方面的碳纳米管制造方法包括以下步骤：原料气化步骤，使树脂气化而获得含碳气体；催化剂升华步骤，使催化剂金属升华而获得催化剂气体；接触步骤，使催化剂气体和含碳气体接触；以及控制步骤，将存在含碳气体和催化剂气体的空间的压力保持在预定范围
。
[0011]优选的是，该碳纳米管制造方法还包括将催化剂气体热分解而使其形态变化为催化剂金属微粒的形态变化步骤
。
[0012]优选的是，在接触步骤中，利用化学气相生长法使碳纳米管生长
。
[0013]优选的是，在原料气化步骤中，在原料气化部使树脂气化，在催化剂升华步骤中，在催化剂升华部使催化剂金属升华，空间是生长部，在控制步骤中，向原料气化部
、
催化剂升华部及生长部导入载气，将生长部内的压力保持在预定范围
。
[0014]优选的是，在原料气化步骤中，以与树脂相应的温度将树脂加热，在催化剂升华步
骤中，以与催化剂金属相应的温度将催化剂金属加热而使催化剂金属升华
。
[0015]优选的是，在接触步骤中，将形成空间的壁面加热到预定的温度，碳纳米管在壁面生长
。
[0016]优选的是，在接触生长步骤中，将设置于空间内的基板加热到预定的温度，碳纳米管在基板生长
。
[0017]优选的是，催化剂金属是包含
Fe、Ni、Co
以及它们的组合的有机金属分子
。
[0018]优选的是，原料树脂是聚乙烯
(PE)、
聚丙烯
(PP)、
丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯
(ABS)、
聚苯乙烯
(PS)、
聚乳酸
(PLA)、
聚碳酸酯
(PC)、
聚酰亚胺
(PI)、
聚对苯二甲酸乙二醇酯
(PET)、
聚氯乙烯
(PVC)
以及它们的组合中的任一者
。
[0019]优选的是，碳纳米管为多壁碳纳米管，树脂的1质量％以上且
81
质量％以下的碳纳米管生长
。
[0020]本申请第2方面的碳纳米管制造装置包括：原料气化部，其使树脂气化而获得含碳气体；催化剂升华部，其使催化剂金属升华而获得催化剂气体；生长部，其使催化剂气体和含碳气体接触；以及控制部，其将生长部内的压力保持在预定范围
。
[0021]优选的是，生长部将催化剂气体热分解而使其形态变化为催化剂金属微粒
。
[0022]优选的是，生长部利用化学气相生长法使碳纳米管生长
。
[0023]优选的是，控制部向原料气化部
、
催化剂升华部及生长部导入载气，将生长部内的压力保持在预定范围
。
[0024]优选的是，生长部设于比原料气化部和催化剂升华部靠下游的位置
。
[0025]优选的是，控制部包括检测生长部的内压的压力传感器和调节生长部的内压的阀
。
[0026]优选的是，在接触步骤中，将形成生长部的壁面加热到预定的温度，碳纳米管在壁面生长
。
[0027]优选的是，在接触步骤中，将设置于生长部内的基板加热到预定的温度，碳纳米管在基板生长
。
[0028]优选的是，催化剂金属是包含
Fe、Ni、Co
以及它们的组合的有机金属分子
。
[0029]优选的是，树脂是聚乙烯
(PE)、
聚丙烯
(PP)、
丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯
(ABS)、
聚苯乙烯
(PS)、
聚乳酸
(PLA)、
聚碳酸酯
(PC)、
聚酰亚胺
(PI)、
聚对苯二甲酸乙二醇酯
(PET)、
聚氯乙烯
(PVC)
以及它们的组合中的任一者
。
[0030]优选的是，碳纳米管为多壁碳纳米管，树脂的1质量％以上且
81
质量％以下的碳纳米管生长
。
[0031]专利技术的效果
[0032]根据本专利技术，提供能够以高收获率制造碳纳米管的碳纳米管制造方法及制造装置
。
附图说明
[0033]图1是本专利技术的第1实施方式的第1制造装置的概略图
。
[0034]图2是表示含碳气体的
FTIR
光谱的图表
。
[0035]图3是表示含碳气体的
FTIR
光谱的图表
。
[0036]图4是表示含碳气体的
FTIR
光谱的图表
。
[0037]图5是表示含碳气体的
FTIR
光谱的图表
。
[0038]图6是表示碳纳米管的生长速率的图表
。
[0039]图7是生成的碳纳米管的电子显微镜照片
。
[0040]图8是表示生成的碳纳米管的拉曼光谱的图表
。
[0041]图9是表示生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种碳纳米管制造方法，其中，该制造方法包括以下步骤：原料气化步骤，使树脂气化而获得含碳气体；催化剂升华步骤，使催化剂金属升华而获得催化剂气体；接触步骤，使所述催化剂气体和所述含碳气体接触；以及控制步骤，将存在所述含碳气体和所述催化剂气体的空间的压力保持在预定范围
。2.
根据权利要求1所述的碳纳米管制造方法，其中，该制造方法还包括将所述催化剂气体热分解而使其形态变化为催化剂金属微粒的形态变化步骤
。3.
根据权利要求1或2所述的碳纳米管制造方法，其中，在所述接触步骤中，利用化学气相生长法使碳纳米管生长
。4.
根据权利要求1～3中任一项所述的碳纳米管制造方法，其中，在所述原料气化步骤中，在原料气化部使所述树脂气化，在所述催化剂升华步骤中，在催化剂升华部使所述催化剂金属升华，所述空间是生长部，在所述控制步骤中，向所述原料气化部
、
所述催化剂升华部及所述生长部导入载气，将所述生长部内的压力保持在预定范围
。5.
根据权利要求1～4中任一项所述的碳纳米管制造方法，其中，在所述原料气化步骤中，以与所述树脂相应的温度将所述树脂加热而使所述树脂热分解，在所述催化剂升华步骤中，以与所述催化剂金属相应的温度将所述催化剂金属加热而使所述催化剂金属升华
。6.
根据权利要求1～5中任一项所述的碳纳米管制造方法，其中，在所述接触步骤中，将形成所述空间的壁面加热到预定的温度，所述碳纳米管在所述壁面生长
。7.
根据权利要求1～6中任一项所述的碳纳米管制造方法，其中，在所述接触步骤中，将设置于所述空间内的基板加热到预定的温度，所述碳纳米管在所述基板生长
。8.
根据权利要求1～7中任一项所述的碳纳米管制造方法，其中，所述催化剂金属是包含
Fe、Ni、Co
以及它们的组合的有机金属分子
。9.
根据权利要求1～8中任一项所述的碳纳米管制造方法，其中，所述树脂是聚乙烯
(PE)、
聚丙烯
(PP)、
丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯
(ABS)、
聚苯乙烯
(PS)、
聚乳酸
(PLA)、
聚碳酸酯
(PC)、
聚酰亚胺
(PI)、
聚对苯二甲酸乙二醇酯
(PET)、
聚氯乙烯
(PVC)
以及它们的组合中的任一者
。10.
根据权利要求1～9中任一项所述的碳纳米管制造方法，其中，所述碳纳米管为多壁碳纳米管，所述树脂的1质量％以上且
81
质量％以下的碳纳米管生长
。11.
一种碳纳米管制造装置，其中，该制造装置包括：原料气化部，其使树脂气化而获得含碳气体；
催化剂升华部，其使催化剂金属升华而获得催化剂气体；生长部，其使所述催化剂气体和所述含碳气体接触；以及控制部，其将...

【专利技术属性】
技术研发人员：松川雄二，
申请(专利权)人：松川雄二，
类型：发明
国别省市：