[发明专利]负载有金属的纳米石墨的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及负载有金属的纳米石墨的制造方法。

背景技术

碳纳米墙（CNW）为弯曲的片材直立于基板上形状的二维碳材料。该碳纳米墙由结晶性优异的微晶构成（例如参照非专利文献1）。

碳纳米墙由于源自其结构的比表面积大，因此被期待作为金属载体应用。已推进了应用了金属载体碳材料的燃料电池电极的研究，也在推进碳纳米墙用作燃料电池电极的研究。具体地说，通过使碳纳米墙负载铂，可以用于燃料电池的电极。

以前，为了在碳材料中均匀地分散并负载铂，通常使用如下方法：将碳材料与铂的前驱体分散在水溶液中，通过还原使碳材料负载铂。另一方面，由于碳纳米墙是在基板上以高度比宽度长的高宽高比形成的，因此有难以均匀地分散至接近基板的底部负载铂的问题。

因此，例如研究了将溶解在超临界CO₂中的铂化合物与碳纳米墙进行接触处理，加热至300～800℃，使其析出在碳纳米墙表面上（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2006-273613号公报

非专利文献

非专利文献1：K.Kobayashi等6人、“Nanographite domains in carbon nanowalls”、J.Appl.Phys、2007年、101、094306-1、3页

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1所记载的技术中，需要用于操作超临界流体的装置，装置复杂化，难以简单地实现。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种通过容易的处理实现的、负载有金属的纳米石墨的制造方法。

解决问题的方法

为了实现上述目的，权利要求1所述的发明具有如下步骤：利用形成在基板上的碳纳米墙生成由比碳纳米墙微小的1个或者多个纳米石墨构成的碳纳米墙片；在分散有生成的碳纳米墙片的液体中混合被负载的金属；以及向包含碳纳米墙片和金属的液体中注入还原剂，使碳纳米墙片负载金属。

另外，权利要求2的发明为，生成碳纳米墙片的步骤中具有从上述基板剥离碳纳米墙的步骤、以及将剥离的碳纳米墙粉碎的步骤。

另外，权利要求3的发明为，在混合金属的步骤中混合铂。

发明的效果

根据本发明，能够通过容易的处理制造负载有金属的纳米石墨。

附图说明

图1是说明碳纳米墙和纳米石墨的结构的概略图。

图2是说明纳米石墨的生成的概略图。

图3是碳纳米墙片的SEM像的一例。

图4是碳纳米墙片的SEM像的其它例。

图5是碳纳米墙片的拉曼散射光谱的一例。

图6是碳纳米墙和碳纳米墙片的循环伏安图的一例。

具体实施方式

在本发明的实施方式所涉及的负载有金属的纳米石墨的制造方法中，具有如下步骤：利用形成在基板上的碳纳米墙生成由比碳纳米墙微小的1个或者多个纳米石墨构成的碳纳米墙片（步骤1）；在分散有生成的碳纳米墙片的液体中混合被负载的金属（步骤2）；以及向包含碳纳米墙片和金属的液体中注入还原剂，使碳纳米墙片负载金属（步骤3）。

如图1（a）所示，碳纳米墙2a由多个纳米石墨2b构成。这里，在将碳纳米墙2a粉碎的情况下，如图1（b）所示，形成多个碳纳米墙片2c。该碳纳米墙片2c也由多个纳米石墨2b构成。假设在将该碳纳米墙片2c进一步粉碎的情况下，则能够得到纳米石墨2b单体。即，作为比碳纳米墙2a微小的石墨结构的物质，有纳米石墨2b单体以及由多个纳米石墨2b构成的碳纳米墙片2c。

（步骤1）

首先，使用图2，对从碳纳米墙2a生成负载金属的纳米石墨的处理（步骤1）的一例进行说明。该碳纳米墙2a可以通过等离子体CVD等方法在硅（Si）基板1等基板上生成。在硅基板1上，密集地配置有多个碳纳米墙2a。

首先，将如图2（a）所示形成在硅基板1上的多个碳纳米墙2a如图2（b）所示地使用刮板3进行剥离。如图2（b）以及图2（c）所示，将从硅基板1剥离的碳纳米墙2a集中在非带电盒4中。

如图2（c）所示将硅基板1上的碳纳米墙2a全部剥离并集中在非带电盒4中时，碳纳米墙2a通过粉碎方法被压榨粉碎（未图示），生成由1个或者多个纳米石墨构成的碳纳米墙片。纳米石墨是构成碳纳米墙2a的物质，是与碳纳米墙2a一样具有石墨结构但比碳纳米墙2a尺寸更小的物质。