[发明专利]碳纳米管、碳类微细结构体及带碳纳米管的基材以及这些的制造方法

说明书

该碳纳米管在沿一个方向延伸的轴向的一端与另一端之间，具有一个以上的晶体缺陷，所述晶体缺陷在以激发波长632.8nm得到的拉曼光谱中的峰的强度IG与强度ID之比(G/D)在0.1～0.5的范围内，所述强度IG为在波数1580cm^‑1附近出现的石墨结构所引起的峰、即G带中出现的峰的强度，所述强度ID为在波数1360cm^‑1附近出现的各种缺陷所引起的峰、即D带中出现的峰的强度。

技术领域

本发明涉及碳纳米管、碳类微细结构体及带碳纳米管的基材及这些的制造方法。

本申请主张基于2017年3月9日于日本申请的专利申请2017-045079号及2017年4月26日于日本申请的专利申请2017-087057号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

碳纳米管(以下简称为“CNT”)是由碳原子构成的石墨烯薄片卷成筒状的管状材料。通常，CNT的直径在100nm以下。由于CNT的电气特性及机械特性优异、比重小，因此期待着各种应用。

作为CNT的应用用途，例如，可以举出对锂离子二次电池的正极、负极的导电助剂、双电层电容器用片材料、燃料电池的电极催化剂材料、树脂、陶瓷等赋予导电性及热传导性的添加材料。

在专利文献1中公开了一种绳状的碳类微细结构体，其为在平面基板上形成碳纳米管的矩阵(Forest)之后，通过抽出用具来抽出碳纳米管束(Bundle)，把这些作为集合体。

另外，在专利文献2中公开了一种片状的碳类微细结构体，将基板上定向形成(即，轴向沿同一方向延伸形成)的多个碳纳米管束(Bundle)相对于该定向方向在垂直方向上排列成集合体。

作为CNT的合成方法，已知有(1)碳电极间的电弧放电法、(2)碳的激光蒸发法、(3)碳氢气体的热分解法，但从工业上大量合成一定品质的CNT的观点来看，一般选择(3)碳氢气体的热分解法。

在上述利用碳氢气体的热分解法的CNT的合成方法中，以基板上设置的催化剂粒子为起点而使CNT生长。由于作为催化剂粒子使用铁等金属粒子，因此得到的CNT作为杂质包含金属粒子(金属杂质)。

然而，在上述CNT的应用用途中，由于存在不希望有金属杂质的情况，因此研究了去除CNT中包含的金属杂质来提高该CNT的纯度的方法。

另外，在上述的专利文献1和2中记载的碳类微细结构体中，在从基板抽出碳纳米管束时含有基板上涂布的催化剂成分作为杂质。因此，在绳状和片状等的碳纤维结构物中，含有大量杂质。如此，在含有大量杂质的碳类微细结构体中，将其作为原料而利用于碳纤维和层压片等时，成为性能劣化的原因。

作为去除CNT中包含的金属杂质的方法，已知有专利文献3和4。专利文献3中记载了使CNT中包含的金属粒子以1500℃的高热进行蒸发而除去的方法。另外，专利文献4中记载了使CNT中包含的金属杂质溶解于酸溶液而去除的方法。

专利文献1：专利第3868914号公报

专利文献2：专利第4512750号公报

专利文献3：特开2012-082105号公报

专利文献4：特开2013-075784号公报

然而，在专利文献3记载的方法中，需要能够以1500℃的高温进行热处理的设备，并且需要非常多的热能。

另外，在专利文献4记载的方法中，需要用于进行酸处理的设备，并且除了CNT的酸处理以外，还需要浸渍在酸溶液中的预处理、酸处理后的清洗和干燥等追加的工序。并且，在进行与酸处理相关的追加的工序时，有可能损伤CNT，CNT有可能劣化。

发明内容