[发明专利]复合型碳及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合型碳及其制造方法，所述复合型碳具有在纤维状碳的表面上生成有极微小的多数个碳纳米管的结构。

背景技术

专利文献1、2公开了一种复合型碳，其中在碳纤维的外周面随机集积有多个极微小的碳纳米管。专利文献1中，公开了这样的方法：在碳纸表面附着铁催化剂的工序，用金属电极夹持该碳纸的两端，将该碳纸浸渍于甲醇中，在电极之间通直流电流将碳纸加热至800℃，由此在构成碳纸的碳纤维的整个表面上形成碳纳米管。上述专利文献所涉及的碳纳米管不是碳纳米管的长度方向沿碳纤维的长轴方向而对齐于同一方向的结构。

专利文献1：日本特开2005-213700号公报

专利文献2：日本特开2007-194354号公报

发明内容

鉴于上述问题而进行本发明，本发明的目的在于提供具有这样的新型结构的复合型碳及其制造方法，在该新型结构中，极微小的多数个碳纳米管以具有方向性的方式集积在纤维状碳的外表面。

本发明的复合型碳的特征在于，具备沿长轴方向延伸的纤维状碳、以及在该纤维状碳的表面上形成的直径比该纤维状碳的直径小的多数个碳纳米管，所述碳纳米管形成为碳纳米管的长度方向沿同一方向对齐的多个碳纳米管的群。

本发明的复合型碳的制造方法的特征在于，进行下列工序：

准备纤维状碳的工序，该纤维状碳的表面上具有铝基底以及设置于该铝基底上的铁催化剂，同时该纤维状碳沿长轴方向延伸；以及

形成碳纳米管的工序，其中通过将碳源用CVD装置进行CVD处理，在所述纤维状碳的表面上形成直径比所述纤维状碳的直径小的多数个碳纳米管，同时，所述碳纳米管形成为碳纳米管的长度方向沿同一方向对齐的多个碳纳米管的群。

根据本发明的这样的复合型碳，在纤维状碳的表面生成多数个碳纳米管，使得所述碳纳米管的长度方向沿与所述纤维状碳的长轴方向正交的方向取向。因此，与纤维状碳相比，可以提供具有有利于提高比表面积的新型结构的复合型碳。另外，因为可以使长的碳纳米管生长，所以可以提供具有有利于使碳纳米管的长径比(长轴/短轴)得以提高的新型结构的复合型碳。

这样的复合型碳可以有利于增加比表面积、提高多孔性、降低电阻、提高导电性。而且，在复合型碳负载催化剂的情况下，可以期待提高催化剂利用率。这样的复合型碳可以用于(例如)在燃料电池中使用的碳材料；在电容器、锂电池、二次电池、湿式太阳能电池等的电极等中所使用的碳材料；生产设备的电极等。

附图简要说明

图1是示出实施例1所涉及的复合型碳的概略的示意图；

图2是示出实施例1所涉及的从不同方向观测的复合型碳的概略的示意图；

图3是示出实施例1所涉及的复合型碳的电子显微镜照片(SEM)的图；

图4是示出实施例1所涉及的复合型碳的电子显微镜照片(SEM)的图；

图5是示出将实施例1所涉及的复合型碳的碳纳米管附近放大后的电子显微镜照片(SEM)的图；

图6是示出将实施例1所涉及的复合型碳的碳纳米管附近进一步放大后的电子显微镜照片(SEM)的图；

图7是示出实施例5所涉及的复合型碳的电子显微镜照片(SEM)的图；

图8是示出实施例5所涉及的复合型碳的电子显微镜照片(SEM)的图；

图9是示出实施例5所涉及的复合型碳的电子显微镜照片(SEM)的图；

图10是示出实施例6所涉及的复合型碳的电子显微镜照片(SEM)的图；

图11是示出实施例6所涉及的复合型碳的电子显微镜照片(SEM)的图；

图12是示出参考例1所涉及的复合型碳的电子显微镜照片(SEM)的图；

图13是示出参考例1所涉及的复合型碳的电子显微镜照片(SEM)的图；

图14是示意性示出应用例所涉及的燃料电池的剖面图；

图15是示意性示出应用例所涉及的电容器的剖面图。

发明的最佳实施方式

本发明的复合型碳具有在单根纤维状碳的表面侧生成有多数个碳纳米管的结构。碳纳米管的长度及直径分别比纤维状碳的长度及直径小。在该情况下，多数个碳纳米管相对于纤维状碳的表面而构成群并被取向，使得碳纳米管的长度方向与纤维状碳的长轴方向正交。该情况下，有利于增加复合型碳的比表面积及导电通路。另外，也有利于进行细孔控制(例如，对细孔的大小或细孔分布等进行的控制)。