JP2015160748A - カーボンナノチューブの製造方法及びカーボンナノチューブの製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、表面に触媒を担持した1又は複数の基板上に原料ガスを供給し、化学気相成長法により基板上にカーボンナノチューブを成長させるカーボンナノチューブの製造方法であって、基板上に四塩化炭素又はトリクロロエチレンを供給する工程を備えることを特徴とする。また本発明は、表面に触媒を担持した1又は複数の基板上に原料ガスを供給し、化学気相成長法により基板上にカーボンナノチューブを成長させるカーボンナノチューブの製造装置であって、基板を装填し、化学気相成長法によりカーボンナノチューブを成長させる反応炉と、反応炉に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、反応炉に四塩化炭素又はトリクロロエチレンを供給する化合物供給手段とを備えることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
図1のCNTの製造装置1は、表面に触媒を担持した1又は複数の基板X上に原料ガスを供給することでCVD法により前記基板X上にカーボンナノチューブを製造する装置である。当該CNTの製造装置1は、具体的には反応炉2、原料ガス供給手段3、化合物供給手段4、基板ホルダー5及び排気手段6を主に備えている。
前記基板Xは、平板形状を有し、表面に触媒を担持している。この触媒に原料ガスが接触することで、基板Xの表面に垂直に配向したCNTが成長する。
反応炉2は、その内部に1又は複数の基板を装填し、CVD法によりCNTを成長させる容器であり、チャンバー2a及びヒーター2bを備える。
原料ガス供給手段3は、CNTの成長に必要な原料ガスを反応炉2に供給する。前記原料ガスとしては、例えば炭素源を含む化合物が挙げられる。前記炭素源を含む化合物としては、例えばアセチレン(C2H2)、メタン(C2H4)等の有機化合物が挙げられ、アセチレンが好ましい。アセチレンを用いることで、酸素等の支燃性ガスを用いなくても熱分解反応が自発的に継続することができる。
化合物供給手段4は、アモルファスカーボンを減ずる化合物である四塩化炭素(CCl4)又はトリクロロエチレン(C2HCl3)を反応炉2に供給する。
基板ホルダー5は、反応炉2のチャンバー2a内に配設され、1又は複数の基板Xを保持することができる。基板ホルダー5としては、例えば水平に配設された2本の平行な棒に溝が設けられ、その溝に垂直方向に基板Xを差し込み保持するものが挙げられる。
当該CNTの製造装置1は、反応炉2内のガスを排気するために排気手段6を有している。排気手段6は、排気管25を介してチャンバー2aに接続され、排気を行うことができる。前記排気手段6は、例えばロータリーポンプ等の真空ポンプを有してもよい。排気手段6により反応炉2からの排気量を調整することで、反応炉2内の圧力を制御することができる。
次に前記CNTの製造装置を使用した当該CNTの製造方法について、原料ガスとしてアセチレンガスを用い、アモルファスカーボンを減ずる化合物として四塩化炭素を用いる場合を説明する。なお、原料ガスとしてメタン等の他の炭化水素ガス、アモルファスカーボンを減ずる化合物としてトリクロロエチレンを用いても同様である。
当該CNTの製造装置及びCNTの製造方法は、基板上に四塩化炭素又はトリクロロエチレンを供給することで、供給された前記化合物は反応炉2内で熱分解される。生成された塩素によってアモルファスカーボンを減ずることができる。また、生成された炭素が触媒に供給されCNTの成長に寄与する。このため、当該CNTの製造装置は、CNTの成長速度を高速に保ちつつ連続してCNTを成長させることが可能となり、容易かつ確実に長尺のCNTアレイを得ることができる。
本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば前記実施形態ではCNTの製造方法として、原料ガス供給工程(S3)と化合物供給工程(S4)とを工程開始後から共に行う方法を示したが、原料ガス供給工程(S3)から一定時間経過後に化合物供給工程(S4)を開始し、原料ガス供給工程(S3)と共に行ってもよい。
2 反応炉
2a チャンバー
2b ヒーター
3 原料ガス供給手段
4 化合物供給手段
5 基板ホルダー
6 排気手段
23 原料ガス導入管
24 化合物導入管
25 排気管
101 CNT
102 アモルファスカーボン
103 塩素
104 炭素
X 基板
Y 触媒
Claims (4)
- 表面に触媒を担持した1又は複数の基板上に炭素源を含む原料ガスを供給し、化学気相成長法により前記基板上にカーボンナノチューブを成長させるカーボンナノチューブの製造方法であって、
前記基板上に四塩化炭素又はトリクロロエチレンを供給する工程を備えることを特徴とするカーボンナノチューブの製造方法。 - 前記供給工程における四塩化炭素又はトリクロロエチレンの供給を前記原料ガスの供給と共に行う請求項1に記載のカーボンナノチューブの製造方法。
- 前記原料ガスの炭素源に対する前記四塩化炭素又はトリクロロエチレンの供給率が、5体積%以上10体積%以下である請求項2に記載のカーボンナノチューブの製造方法。
- 表面に触媒を担持した1又は複数の基板上に炭素源を含む原料ガスを供給し、化学気相成長法により前記基板上にカーボンナノチューブを成長させるカーボンナノチューブの製造装置であって、
前記1又は複数の基板を装填し、前記化学気相成長法によりカーボンナノチューブを成長させる反応炉と、
前記反応炉に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
前記反応炉に四塩化炭素又はトリクロロエチレンを供給する化合物供給手段と
を備えることを特徴とするカーボンナノチューブの製造装置。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2017052349A1 (ko) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 주식회사 엘지화학 | 탄소나노튜브 선택도를 조절할 수 있는 탄소나노튜브 제조방법, 이로부터 제조된 탄소나노튜브를 포함하는 복합재 |
| CN113198392A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-08-03 | 内蒙古恒科新材料科技有限公司 | 硅碳负极材料生产用高效节能的碳包覆设备 |
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2014
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