[发明专利]金属－碳复合材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属-碳复合材料及其制造方法，特别涉及含有磁性金属纳米粒子的碳复合材料及其制造方法。

背景技术

已知对金属粒子进行纳米(1～100nm左右)分散，会产生由尺寸效应造成的电子结构的变化、表面积的增大之类的变化，其结果是，例如会带来高的电磁波吸收效果、磁性体中的顽磁力的变化、基于表面等离子体效应的体现的在染料或传感器中的应用、以及催化活性的提高之类的各种好处。在对该金属粒子进行纳米分散时，以往使用借助表面活性剂的分散、使用了等离子体的气相法、稀薄溶液中的液相法、或者使用了超临界流体的方法，然而这些分散方法存在难以控制、以及生产性低等问题。作为用于解决这些问题的最合适的材料之一，可以举出在金属微粒间夹杂碳材料的金属-碳复合材料。

这里，作为对金属粒子进行纳米分散的以往的金属-碳复合材料，提出过利用液相法、电弧放电法之类的制法来制造的方法。

例如，公开过向Fe(NO₃)₃·9H₂O、Co(NO₃)·6H₂O等金属盐中加入柠檬酸、以及水或乙二醇后将所得的柠檬酸络合物聚合物碳化而得的金属-碳复合材料(参照下述非专利文献1及2)。

另外，还公开过如下的制造方法，即，通过将配合有Ni、Fe的碳材料作为电极使用，使之与对电极进行电弧放电，由此得到在碳材料中纳米分散了金属微粒的金属-碳复合材料(参照下述非专利文献3及4)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1  J.Jpn.Soc.PowderPowderMetallurgyVol.52，No.8《应用了络合物聚合法的碳/Fe-Co合金复合材料的制备和磁特性》

非专利文献2  碳No.228《借助络合物聚合法的碳/Fe-Ni-Cu合金复合材料的制备和结构·电波吸收特性的评价》

非专利文献3  Appl.Phys.Lett.89，053115(2006)“Microwave absorption properties of the carbon-coated nickel nanocapsules”(覆碳镍纳米胶囊的微波吸收特性)

非专利文献4  J.Phys.D：Appl.Phys.40(2007)5383-5387“Microst ructure and microwave absorption properties of the carbon-coated Iron n anocapsules”(覆碳铁纳米胶囊的微结构和微波吸收特性)

发明内容

发明的概要

发明所要解决的问题

但是，在使用如上述专利文献1及2中所示的以往的液相法制作金属-碳复合材料的情况下，虽然可以实现金属的纳米分散，然而存在无法增大金属-碳复合材料中的金属量的问题。具体来说，非专利文献1中公开的金属-碳复合材料中的金属含量最大为27重量％，在非专利文献2中也仅达到42.7重量％。

另外，对于如非专利文献3及4中所示的利用电弧放电法得到的金属-碳复合材料中的金属量没有公开。但是，该方法中，如果考虑也有因电弧放电时的热而蒸发的金属成分，则可以推定金属含量到达50重量％的可能性极小。

像这样金属含量很少的金属-碳复合材料中，无法充分地发挥因含有金属而带来的好处。所以，缺乏在上述的各种领域中的适合性，尤其是在应用于电磁波吸收材料领域的情况下，具有缺乏电磁波吸收能力的问题。

此外，在使用了以往的液相法的情况下，由于使用了聚合性的有机溶剂(一般来说为乙二醇)作为溶剂，因此还有环境负担变大的问题。

本发明是考虑到上述以往的问题而得到的，其目的在于，提供可以在实现生产性的提高的同时、实现大幅度的性能提高而可以在广泛的领域中使用、并且可以减小环境负担的金属-碳复合材料及其制造方法。

用于解决问题的方法

本发明为了达成上述目的，提供一种由碳、和包含金属和/或金属氧化物的纳米粒子构成的金属-碳复合材料，其特征在于，纳米粒子相对于上述碳与上述纳米粒子的总量的比例为50重量％以上且99重量％以下。

如果可以像上述构成那样使金属的比例为50重量％以上，就可以实现金属纳米粒子的生产性的提高，并且可以在金属-碳复合材料的使用领域中发挥足够的性能，而且可以在广泛的领域中使用金属-碳复合材料。