[发明专利]制造大径化了的单层碳纳米管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造大径化了的单层碳纳米管(SWNT)的方法。

背景技术

作为燃料电池车的开发的重要课题，有涉及成为燃料的氢的贮藏的问题。现在，作为燃料电池车，存在有装载了350个大气压的高压氢罐的车等，此外，作为被期待能够应用于燃料电池车用的贮氢罐中的材料，提出过在-253℃的极低温度下液化的液体氢、利用热分解产生氢的氢化物、氢吸留合金(MH)及活性碳等氢吸留材料等。

由于想要将这些原料作为贮氢罐装载于汽车上，因此最好质轻且小型，希望有满足这些条件的最为理想的材料。其中的碳纳米管，特别是单层的碳纳米管受到关注，在其他的文献等(例如参照特开2003-154260号公报)中也给出作为气体吸留材料的可能性。

但是，在碳纳米管中，存在若干问题，例如有杂质、管径的问题。碳纳米管在大多数情况下，在产品中含有在合成它之时所用的金属催化剂等杂质，很难将它们完全地除去。另外，碳纳米管虽然可以利用各种方法，例如电弧放电法、激光蒸镀法、化学气相生长法(例如参照特开2004-182573号公报)来合成，但是现在市面销售的单层碳纳米管的管径很细，经常不适于将其内部空间用于气体的贮藏。所以，为了将碳纳米管作为气体吸留材料使用，需要将其管径扩大为适度的尺寸，即需要将其大径化。

一般来说，已知通过在惰性气体等气氛下将碳纳米管进行高温处理，就可以使碳纳米管融合而将其管径扩大。但是，会有因该热处理而生成石墨等新的杂质的问题，希望有可以在抑制杂质的生成的同时扩大碳纳米管的管径的处理方法。

在特开2004-244309号公报中，记载有如下的方法，即，通过将由烃、醇或它们的混合物构成的原料在由含过渡金属元素物质等构成的催化剂的存在下，以温度100～800℃、压力0.2～60MPa进行处理，来制造纳米碳材料。通过将所生成的纳米碳在惰性气体中烧成，可以除去残留的杂质，提高纳米碳的结晶性。据记载，为了更为可靠地除去杂质，最好改变温度而进行多次烧成，例如通过在400～900℃的温度下烧成后，继而在900～2800℃的温度下烧成来进行。另外，据记载，通过将烧成温度设为1500℃以上，就可以将残留于所生成的纳米碳中的催化剂升华除去。

但是，在特开2004-244309号公报中，是在惰性气氛下进行烧成，很难实现碳纳米管中所含的合成用金属催化剂的完全除去。另外，由于所合成的碳纳米管是多层的，因此与单层的情况相比，每单位质量的气体吸留性能较差。

发明内容

所以，本发明的目的在于，提供一种制造大径化了的高纯度的单层碳纳米管的方法。

为了解决上述问题，根据本发明，提供一种制造大径化了的单层碳纳米管的方法，其特征是，包括将原料碳纳米管在1.3×10^-2Pa以下的真空度下，并且在1500～2000℃、优选1700～2000℃的温度范围中进行加热的大径化处理工序。

另外，根据本发明的优选的方式，提供一种制造大径化了的单层碳纳米管的方法，其特征是，包括将原料碳纳米管在1.3×10^-2Pa以下的真空度下，并且在800～1700℃、优选1400～1600℃、更优选1500～1550℃的温度范围中进行加热的前处理工序；及将进行了前处理的原料碳纳米管在1.3×10^-2Pa以下的真空度下，并且在1500～2000℃、优选1700～2000℃的温度范围中进行加热的大径化处理工序，上述大径化处理工序是在比上述前处理工序高的温度下实施的。该方式中，在超过1200℃的温度下实施前处理工序的情况下，更优选在前处理工序之后，不将温度降低为1200℃以下地实施上述温度范围的大径化处理工序。

另外，根据本发明，提供一种使用了上述的大径化了的单层碳纳米管的气体吸留材料。

根据本发明的方法，可以获得大径化了的高纯度的单层碳纳米管。

附图说明

图1是表示依照本发明在各种温度压力条件下进行了处理的单层碳纳米管的杂质含量及管径的图。

图2是表示依照本发明在包含前处理工序的各种温度压力条件下进行了处理的单层碳纳米管的杂质含量及管径的图。

具体实施方式