單層碳納米管、含有該單層碳納米管的碳纖維集合體及它們的製造方法

2023-07-31 08:06:11 2

專利名稱：單層碳納米管、含有該單層碳納米管的碳纖維集合體及它們的製造方法
技術領域：
本發明涉及單層碳納米管、含有其的碳纖維集合體以及它們的制
造方法，更詳細地說，涉及利用流動氣相CVD法大量而經濟地製造碳 纖維集合體的方法。該碳纖維集合體含有由含碳源控制成特定的直徑 的單層碳納米管。
背景技術：
眾所周知，作為用於合成單層碳納米管的方法大致分為電弧放 電法(參照專利文獻1)、雷射氣相沉積法(參照非專利文獻1)、化 學氣相沉積法(CVD法)(參照專利文獻2 )這三種方法。
其中，CVD法是用於大量而經濟地合成的有效方法，在CVD法中 也大致有使負載於襯底或載體上的催化劑生長來製造的襯底CVD法； 通過將含有催化劑的前體或粒徑極小的催化劑的含碳原料用噴霧法等 製成霧狀再導入高溫電爐來合成單層碳納米管的所謂流動氣相CVD法 (參照專利文獻2)。這些方法中，尤其是流動氣相CVD法具有不使
用襯底及載體且容易放大工藝過程等成本方面的眾多優點，是最適合 大量合成的方法之一。
根據襯底CVD法，通過控制催化劑金屬超微粒子的直徑，能夠將 單層碳納米管的直徑控制為2nm 3nm範圍(參照非專利文獻2)，但 是從製備作為催化劑的金屬超微粒子的觀點考慮，難以將直徑精密地 控制在上述以下的直徑範圍內。
另外，^^知的是，直徑不足1. Onm的極細單層碳納米管可以通過 在雷射氣相沉積法中調整催化劑金屬或氣氛溫度而獲得(參照專利文 獻3)。在單層碳納米管或含有其的碳纖維集合體中，從力學特性、半導
體特性、光學特性等實用性的觀點考慮，直徑在1 2nm左右範圍內且 純度及均勻性優良的單層碳納米管是有效的，但是，在現有的方法中， 無法得到這種具有均勻性和高純度的直徑範圍的單層碳納米管。
這樣，作為用於工業材料的高純度、且具有均勻直徑的單層碳納 米管，從其製造面的困難性來說成本高，能應用於作為碳纖維的主要 用途之一的高強度碳類線材(carbon wire)等的單層碳納米管幾乎沒 有，不得已，研究了使用比單層碳納米管成本低廉的多層碳納米管的 碳類線材(非專利文獻3)。
但是，該多層碳納米管的直徑為5nm以上，不僅粗而且直徑不均 勻，得到的線材的強度只有460MPa左右，不能達到實際應用的要求。
專利文獻1:特開平7-197325號公報
專利文獻2:特開2001-80913號公報
專利文獻3:特開平10-273308號公報
非專利文獻l: "Science"雜誌，vol. 273， 1996年發行，p483 非專利文獻2:"Journal of Physical Chemistry B" 雜誌，
vol. 106, 2002 ( 2002年2月16日發行),p2429
非專利文獻3:"2006年美國物理學會3月會議初稿集"雜誌，
N32. 00001 ( 2006年3月13日發行)

發明內容
發明要解決的課題
本發明的目的在於，提供作為以高強度碳類線材等為代表的工業 材料有用的、高純度且控制了直徑的單層碳納米管，尤其是提供直徑 為1. 0~2. Onm範圍內的均勻的單層碳納米管及其高效的且大量、經濟 地製造的方法。
解決課題的方法
技術領域：
本發明人等為解決上述課題進行了深入的研究，結果發現，利用 碳源原料組合了特定的烴的流動氣相CVD法後，能夠得到高純度且控制直徑的單層碳納米管，至此完成了本發明。 即，本申請提供以下的發明。
(1) 一種單層碳納米管，其特徵在於，直徑在1. 0~2. Onm範圍 內，且在拉曼光譜中的Gi普帶和D謙帶的強度比IG/ID為200以上。
(2) —種碳纖維集合體，其特徵在於，(1)所述的單層碳納米 管的含量為整體的90at. %以上。
(3) 單層碳納米管或含有其的碳纖維集合體的製造方法，利用流 動氣相CVD法由碳源製造，其特徵在於，第一碳源使用常溫下是液體 的飽和脂肪烴、第二碳源使用常溫下是氣體的不飽和脂肪烴。
(4) ( 3)所述的單層碳納米管的製造方法，其特徵在於，第一 碳源是由通式CJk+2 (n=6~17)表示的非環狀飽和脂肪烴或環狀飽和 脂肪烴。
(5 ) ( 4 )所述的含有單層碳納米管的碳纖維集合體的製造方法， 其特徵在於，環狀飽和脂肪烴是萘烷。
(6 ) ( 4 )所述的含有單層碳納米管的碳纖維集合體的製造方法， 其特徵在於，第二碳源是乙烯或乙炔。
(7) —種碳纖維集合體，含有利用(3) ~ (6)任一項所述的制 造方法得到的直徑在1. 0 ~ 2. 0認範圍內的單層碳納米管。
(8) (7)所述的含有單層碳納米管的碳纖維集合體，其特徵在 於，形狀為帶狀或片狀。
(9) 一種高強度碳類線材，通過紡織(8)所述的含有單層碳納 米管的碳纖維集合體獲得。
發明效果
本發明的單層碳納米管其直徑在1. 0 ~ 2. Onm範圍內，且在拉曼光 語中的Gi普帶和D諳帶的強度比IG/ID為200以上，是極其高純度且 高品質的物質，因此，成為半導體的、力學的、光學的特性均質的物 質。
因此，通過紡織該均勻的單層碳納米管得到的例如線材，由於具 有在線材內部稠密地填充有單層碳納米管、且分別通過範德瓦耳斯力強力結合的結構，因此與紡織具有不均勻直徑分布的單層碳納米管或 紡織直徑粗的碳納米管的線材相比，提供了強度非常高的線材，因此 在電子學領域及高強度碳材料領域等中帶來較大的工業貢獻。
根據本發明的單層碳納米管或含有其的碳纖維集合體的製造方
法，能夠得到控制直徑的尤其是直徑在1. 0 ~ 2. Onm範圍內的單層碳納 米管，能夠高效、且大量而經濟地製造高純度的單層碳納米管及含有 其的碳纖維集合體。


圖1是用於本發明製造方法的代表性的縱型單層碳納米管制造裝 置的說明圖。
圖2是樣品1 ~ 7的吸光光i普的測定圖。 圖3是樣品4的透射電子顯微鏡照片。
圖4是樣品1 ~ 7的拉曼光譜的G譜帶和D譜帶的強度比的測定圖。 圖5是將樣品4的二維片材剪裁成帶狀的樣品表面的掃描型電子 顯微鏡照片。
圖6是用實施例9得到的碳類線材的表面的掃描型電子顯微鏡照片。
圖7是用實施例9得到的碳類線材的抗拉強度試驗的圖。 符號說明
1、 電爐
2、 反應管
3、 噴嘴
4、 第一載氣流量計
5、 第二栽氣流量計
6、 微量加料器
7、 回收過濾器
8、 第二碳源流量計
9、 氣體混合器
具體實施例方式
本發明的利用流動氣相CVD法由含碳源製造單層碳納米管或含有 其的碳纖維集合體的方法，其特徵在於，準備至少兩種含碳源，作為 第一碳源使用常溫下是液體的飽和脂肪烴，作為第二碳源使用不飽和 脂肪烴。
這裡所說的"流動氣相CVD法"的定義為"通過將含有催化劑 (包括其前體)及反應促進劑的含碳原料用噴霧法等製成霧狀並導入 高溫加熱爐(電爐等)，在流動單層碳納米管的氣相中合成的方法，，。
另外，所謂碳源，通常的意思是"含有碳原子的有機化合物"。
本發明中，成為第一碳源的經是常溫下是液體的飽和脂肪烴，該 飽和脂肪烴包括非環狀及環狀的。
作為常溫下是液體的非環狀飽和脂肪烴，可舉出由通式CJk+2表示 的烷系化合物。作為這種烷系化合物，例如可舉出己烷、庚烷、辛 烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、十六 烷、十七烷。本發明優選使用的第一碳源是正十七烷。
作為環狀飽和脂肪烴，可舉出單環類飽和脂肪烴、二環類飽和 脂肪烴、稠環類飽和脂肪烴等。本發明中使用的第一碳源必須滿足在 常溫下是液體的條件。作為這種環狀飽和脂肪烴，例如可舉出環己 烷、萘烷(包括順式萘烷、反式萘烷及它們的混合物)、十四氫菲。 本發明優選使用的第 一碳源是萘烷。
在本發明中，成為第二碳源的烴是不飽和脂肪烴。作為不飽和脂 肪烴，優選使用與第 一碳源所應用的飽和脂肪烴相比能在更低的溫度 進行熱解的烴。
作為這種不飽和脂肪烴，可舉出具有雙鍵的乙烯、丙烯、具有三 鍵的乙炔等。本發明優選使用的第二碳源是乙烯或乙炔，更優選乙烯。
本發明中，作為碳源只要將上述第一碳源和第二碳源適當組合即 可，從第一碳源和第二碳源的分解溫度和反應控制性的觀點考慮，在 將萘烷作為第 一碳源時，作為第二碳源優選使用比第 一碳源的熱解溫
度低的乙烯、乙炔等。另外，第 一碳源和第二碳源的使用比例由目標的單層碳納米管的 直徑來決定，以室溫下第一碳源和第二碳源的體積比(第二碳源的體
積)/(第一碳源的體積)表示時，為1.0xl0°~1.0xl05，優選為1.5 x 101 ~ 6. 3 x 104，更優選為1. 0 x 102 ~ 1. 0 x io4。
從單層碳納米管高效製作的觀點考慮，優選其比例(第二碳源的 體積)/ (第一碳源的體積)為1. Oxl(r以下，從第二碳源的流量控 制及均勻反應的觀點考慮，優選其比例為1.0xlO。以上。
另外，作為將第一碳源和第二碳源導入反應器的方法，從控制副 反應的觀點考慮，在第一碳源導入之前不應導入第二碳源，優選將第 一碳源和第二碳源同時導入至反應器。
此時的流量沒有特殊限制，可根據反應器的容量及形狀、載氣的
流量等適當選擇o
另外，為了使第一碳源及第二碳源迅速反應且均勻進行，優選和 載氣同時導入反應器。
作為載氣，優選使用當前公知的氫氣或含有氫氣的惰性氣體。 對於載氣和第一碳源的使用比例，第一碳源和載氣在室溫下的體
積比(第一碳源的體積)/ (載氣的體積)為5. 0x10-8 ~ 1.0x10-4, 優選為1. Ox 10—7~ 1. Ox IO一5。
為了通過本發明製造單層碳納米管或含有其的碳纖維集合體，例 如，將催化劑、反應促進劑、上述第一碳源、第二碳源及優選地載氣 分別或者將它們混合得到的原料混合物供給到反應器內的維持於 800 ~ 1200X:溫度的反應區域即可。
本發明使用的催化劑對金屬的種類及其形態的不同沒有特殊限 制，但是優選使用過渡金屬化合物或過渡金屬超微粒子。
上述過渡金屬化合物通過在反應器內分解，能夠生成作為催化劑 的過渡金屬微粒，優選以氣體或金屬組的狀態供給到反應器內維持於
800 ~ 1200'C溫度的反應區域。
作為過渡金屬原子，可舉出鐵、鈷、鎳、鈧、鈦、釩、鉻、錳 等，其中更優選鐵、鈷、鎳。作為上述過渡金屬化合物，例如可舉出有機過渡金屬化合物、 無機過渡金屬化合物等。作為上述有機過渡金屬化合物，可舉出二 茂鐵、二茂鈷、二茂鎳、羰基鐵、乙醯丙酮鐵、油酸鐵等，更優選二 茂鐵。作為上述無機過渡金屬化合物可舉出氯化鐵等。
作為本發明的反應促進劑，優選使用硫化合物。該硫化合物含有 硫原子，能夠與作為催化劑的過渡金屬相互作用，促進單層碳納米管 的生成。
作為上述硫化合物可舉出有機硫化合物、無機硫化合物。作為上 述有機石危化合物，例如可舉出硫茚、苯並漆汾、蓉吩等含硫稠環化 合物，更優選漆吩。作為上述無機硫化合物，例如可舉出硫化氬等。
本發明的單層碳納米管，其特徵在於，直徑在1. 0 ~ 2. Onm範圍內， 且其拉曼光譜的G譜帶和D譜帶的強度比IG/ID為200以上。
在此，所謂拉曼光鐠的G鐠帶，被認為是在1590cD^附近觀測的
振動模式，其與石墨的拉曼活性模式是同種振動模式。另一方面，所 謂D譜帶是在1350cn^附近觀測的振動模式。石墨在該振動數區域具 有巨大的聲子態密度，但無拉曼活性，因此在HOPG(高定向熱解石墨) 等結晶性高的石墨中觀測不到。但是，當引入缺陷時，動量守恆定律 遭到破壞，則變成拉曼峰而被觀測到。因此，這種峰被認為是來自缺 陷的峰。已知對於由於來自缺陷而結晶性低的無定形或納米粒子，要 用高強的強度來觀測。因此，來自G語帶和D譜帶的峰強度比IG/ID 作為單層碳納米管的結構和純度的指標，客觀性高，可以說是最可靠 的純度評價法之一。IG/ID值越高，製成的單層碳納米管的純度及品 質就越高。
如本發明的背景技術中所述，作為單層碳納米管，直徑在l 2nin 左右範圍內、純度及均勻性均優良的單層碳納米管是有效的，但是， 在以往的方法中，還不能得到這種具備均勾性和高純度性的直徑範圍 的單層碳納米管。
例如，根據襯底CVD法，通過控制催化劑金屬超微粒子的直徑， 能夠將單層碳納米管的直徑控制在2賤~ 3nm左右的範圍內，但是從製備成為催化劑的金屬超微粒子的觀點考慮，難以將直徑精密地控制在 上述以下的直徑範圍內，另外，通過調整雷射沉積法的催化劑金屬或 氣氛溫度，能夠得到幾種直徑的單層碳納米管，但是得到的直徑僅限 於極小的範圍內。
另外，無論根據以往哪種方法，拉曼光i普的G鐠帶和D鐠帶的強 度比IG/ID即使高最多也不過100左右，且含有一部分結構缺陷或雜 質，不能說是高品質的單層碳納米管。
與此相比，本發明的單層碳納米管與現有的單層碳納米管不同， 其直徑在1~2認左右範圍內，且上述IG/ID至少為200以上，更優選 為300以上，與現有的單層碳納米管相比，其電學、力學、光學的特 性是均質的。
尤其是，對於單層碳納米管含量佔整體90at, %以上的碳纖維集合 體來說，由於具有在碳纖維集合體的線材內部稠密地填充有單層碳納 米管、且分別通過範德瓦耳斯力強力結合的結構，因此與具有不均勻 直徑分布的單層碳納米管或直徑粗的碳納米管相比，提供了強度非常 高的線材，因此在電子學領域及高強度碳材料領域等中帶來較大的工 業的貢獻。
該碳纖維集合體可以加工成帶狀、片狀、海綿狀等形態。另外， 在加工成上述帶狀形態的碳纖維集合體中，單層碳納米管的取向在帶 的二維平面內是隨機的，通過捻該帶而紡織碳類線材，由此在紡織過
程也能製造使單層碳納米管在捻線方向定向的、模擬的一維結構。
由該一維定向的單層碳納米管構成的碳類線材的直徑均勻，因此
具有在線材內部稠密填充有單層碳納米管、且分別用範德瓦耳斯力強 力結合的結構，因此與紡織具有不均勻直徑分布的單層碳納米管或紡 織直徑粗的碳納米管的線材相比，能夠製造強度非常高的線材。 實施例
下面，根據實施例進一步具體地說明本發明。另外，以下的實施 例是用於容易地進行本發明的理解的，本發明並不局限於這些實施例。 即，根據本發明的技術思想的變形、實施方式的其它例子也包括在本發明範圍內。 實施例1
如圖l所示，使用縱型的單層碳納米管制造裝置製造本發明的單 層碳納米管。
本裝置的構成為4kW的電爐l、內徑5. Ocm、外徑5. 5cm的多鋁 紅柱石制反應管2、噴嘴3、第一載氣流量計4、第二載氣流量計5、 微量加料器6、回收過濾器7、第二碳源流量計8、氣體混合器9。
在微量加料器6中貯存作為第一碳源的萘烷、作為有機過渡金屬 化合物的二茂鐵、作為有機硫化合物的噻吩按重量比計為100: 4: 2 的原料液，作為第二碳源使用乙烯，經由第二碳源流量計8、氣體混 合器9，進行流量控制。
將流量7L/min的氫作為載氣，在加熱至1200X:的電爐中的反應 管2中，將上述原料液以3. 2liL/min的流速噴霧3小時，由此進行流 動氣相CVD合成。用回收過濾器7收集產物。將第二碳源流量控制為 0. 5sccm,將製造的產物作為樣品1。該樣品1的收量為18. 5mg。
實施用於評價實施例1中製造的樣品1的直徑的吸光光譜的測定 (島津製作所制、UV3150)。已知只有在控制樣品直徑的場合，才能 在吸光光鐠中明確觀測到Sl、 S2、 Ml峰,另外，如Synthetic Metals vol. 103、 1999年p. 2555所記栽，在單層碳納米管的吸光光鐠中， 根據觀測的Sl的峰位置可知曉納米管的帶隙Eus,由該Eus (eV)和 直徑d (nm)的關係為
EusHl/d
可以概算出單層碳納米管的直徑。吸光光譜用的樣品的製備方法 使用Applied Physics Letters vol. 88、 2006年p, 093123-1記載的 方法。對於樣品1 ,如圖2所示，在2420nm處能夠明確觀測到Sl峰， 因此可以確認合成了控制直徑的單層碳納米管。
觀測的2420nm的Sl峰與帶隙Eus-0. 51eV相對應，由上述/>式概 算出單層碳納米管的直徑約為2. Onm。即，通過本實施例1能夠得到 含有由滿足直徑為1. Onin以上2. 0nm以下的本發明條件中的上限值、且控制直徑分布的優良的單層碳納米管的碳纖維集合體。
實施例2
除了將第二碳源流量設定為5. Osccm、將反應時間設定為1小時 以外，進行和實施例1同樣的試驗。將由此得到的產物作為樣品2。
收量為19. 5mg，和實施例1同樣地估算出單層碳納米管的直徑分 布，結果，如圖2所示，觀測到2285nm的峰。其與直徑1. 9nm對應。
實施例3
除了將第二碳源流量設定為10. Osccm以外，進行和實施例1、 2 同樣的試驗。將由此得到的產物作為樣品3。
收量為20. 4mg，和實施例1同樣地估算單層碳納米管的直徑分布， 結果，如圖2所示，觀測到2120nm的峰。其與直徑1.7nm對應。
從實施例2、 3的結果可得出，所製造的單層碳納米管的直徑比實 施例1少0. 1 ~ 0. 2nm。這意味著通過適當調節第二碳源流量，能夠以 約0. lnm單位精密控制單層碳納米管的直徑。
實施例4
除了將原料液流量設定為5. 0|iL/min、將反應時間設定為5小時 以外，進行和實施例3同樣的試驗。將由此得到的產物作為樣品4。
樣品4的收量為123. Omg，得到二維片狀碳纖維集合體。和實施 例1同樣地估算單層碳納米管的直徑分布，結果，如圖2所示，觀測 到2000nm的峰。其與直徑1. 6nm相對應。
用透射電子顯微鏡(日本電子社制、JEM1010)觀察樣品4。圖3 表示該透射電子顯微鏡照片。由此也能夠確認生成了單層碳納米管。 進而，能夠確認單層碳納米管的平均直徑為1.6認，且利用吸光光譜 得到直徑評價的可靠性。
實施例5
除了將第二碳源流量分別設定為15.0、 20.0、 50. Osccm、將反應 時間設定為4小時以外，進行和實施例4同樣的三種試驗。將由此得 到的產物分別作為樣品5、 6、 7。
和實施例1同樣地估算樣品5、 6、 7的單層碳納米管的直徑分布，結果，如圖2所示，分別觀測到1700nm、 1500nm、 1200nm附近的來自 於Sl的峰，分別與直徑1.4nm、 1.2nm、 l.Onm相對應。即，通過本實 施例5，樣品7的直徑為1. Onm以上2. Onm以下，滿足本發明條件中 的下限值。 實施例6
對上述合成的樣品1-7測定了共振拉曼光語(使用日本分光社制、 NRS-2100、氬雷射514. 5nm激發光)。圖4表示各個樣品的拉曼光語 和IG/ID。對於所有的樣品而言，由於IG/ID為200以上，故滿足本 發明的條件，尤其是還存在顯示出350以上的值的樣品，因此表明通 過應用本發明的技術可以合成高純度高品質的單層碳納米管。
實施例7
除了將實施例4中使用的作為第一碳源的催化劑原料液中的有機 溶劑即萘烷用環己烷、正己烷、正癸烷、正十七烷、煤油、LGO(輕質 輕油)代替之外，進行和實施例4同樣的試驗，以和實施例4同等程 度的收量得到碳纖維集合體，通過透射電子顯微鏡確認生成了單層碳 納米管。對這些樣品和實施例1同樣進行單層碳納米管的直徑分布的 估算，結果，分別在2000nm、 2300nm、 2100nm、 2000nm處，觀測到吸 收光譜的Sl的峰。另外，測定拉曼光鐠的結果，IG/ID值分別表示在 200以上。因此，這些單層碳納米管的直徑滿足1. Onm以上2. Onm以 下的本發明的條件。
比較例1
除了將實施例l及2中使用的作為第一碳源的催化劑原料液中的 有機溶劑即萘烷用甲苯代替之外，進行和實施例1、 2同樣的試驗，但 是，都沒能得到單層碳納米管。
比較例2
除了用甲烷代替實施例5中使用的第二碳源即乙烯之外，和實施 例5同樣地以三種流量進行試驗，但是，不能控制得到的單層碳納米
管的直徑。 實施例8除了將催化劑製成超微粒子之外，和實施例1同樣進行試驗。將
由此得到的產物作為樣品8。對樣品8的產物和實施例1同樣地估算 單層碳納米管的直徑分布，結果，和樣品1同樣地觀測2420nm的Sl 峰，另外，測定拉曼光鐠的結果，IG/ID值均顯示為200以上。其與 直徑2. Onm相對應。
該實施例8，也滿足直徑為1. 0認~2. Onni、 IG/ID為200以上的條 件，能夠得到由控制直徑的優良的單層碳納米管構成的碳纖維集合體。
另外，和上述實施例4同樣地用透射型電子顯微鏡觀測的結果， 能夠確認單層碳納米管的平均直徑為直徑2. Onm。
由以上實驗結果可知，在由本發明的單層碳納米管構成的碳纖維 集合體的利用流動氣相CVD法的製造方法中，採用與作為碳源導入反 應器內的烷烴系有機溶劑相比能在更低溫熱解的烴作成第二碳源是有 效的，另外，通過增加該第二碳源的流量，可確認能夠減少單層碳納 米管的直徑。
實施例9
將由實施例4製造的單層碳納米管的二維片狀碳纖維集合體的樣 品4剪裁成帶狀，用掃描型電子顯微鏡(日立製作所制、S—OOO)觀 察表面。將該電子顯微鏡照片示於圖5。由此可知，單層碳納米管的 取向在帶的二維平面內是隨機的，並且本合成方法的產物為極高純度 且幾乎不含雜質。
另外，通過捻上述帶狀碳纖維集合體進行紡織，然後浸於丙酮， 再使其乾燥，由此製造碳類線材。將該碳類線材的掃描型電子顯微鏡 照片示於圖6。可知在碳類線材的紡織過程，單層碳納米管沿捻線方 向是定向的。
將由上述方法得到的碳類線材(粗80pm)進行抗拉強度試驗(島 津製作所制、島津Autograph AG-10kNIS MS型)的結果示於圖7。通 過抗拉強度試驗，在應力達到lGPa後，試驗機和碳類線材的接合部未 到滑動斷裂的程度。因此表明得到的碳類線材的抗拉強度至少為1GPa 以上。
權利要求
1、一種單層碳納米管，其特徵在於，直徑在1.0～2.0nm的範圍內，且在拉曼光譜中的G譜帶和D譜帶的強度比IG/ID為200以上。
2、 一種碳纖維集合體，其特徵在於，權利要求l所述的單層碳納 米管的含量為整體的90at.。/o以上。
3、 單層碳納米管或含有其的碳纖維集合體的製造方法，利用流動 氣相CVD法由碳源製造，其特徵在於，第一碳源使用在常溫下為液體 的飽和脂肪烴、第二碳源使用在常溫下為氣體的不飽和脂肪烴。
4、 權利要求3所述的單層碳納米管的製造方法，其特徵在於，第 一碳源是由通式CnH2n+2 ( n-6 ~ 17 )表示的非環狀飽和脂肪烴或環狀飽 和脂肪烴。
5、 權利要求4所述的含有單層碳納米管的碳纖維集合體的製造方 法，其特徵在於，環狀飽和脂肪烴是萘烷。
6、 權利要求3所述的含有單層碳納米管的碳纖維集合體的製造方 法，其特徵在於，第二碳源是乙烯或乙炔。
7、 一種碳纖維集合體，含有由權利要求3~6任一項所述的製造 方法得到的直徑在1. 0-2. Onm範圍內的單層碳納米管。
8、 權利要求7所述的含有單層碳納米管的碳纖維集合體，其特徵 在於，形狀為帶狀或片狀。
9、 一種高強度碳類線材，其通過紡織權利要求8所述的含有單層 碳納米管的碳纖維集合體而得到。
全文摘要
本發明涉及作為以高強度碳類線材等為主的工業材料有用的、直徑可控的、高純度的單層碳納米管，尤其是直徑為1.0～2.0nm範圍內的均勻的單層碳納米管及其高效且大量而經濟的製造方法。所得單層碳納米管的特徵在於，直徑在1.0～2.0nm範圍內，且在拉曼光譜中的G譜帶和D譜帶的強度比IG/ID為200以上。另外，作為第一碳源使用常溫下是液體的飽和脂肪烴、作為第二碳源使用常溫下是氣體的不飽和脂肪烴，通用流動氣相CVD法合成這種單層碳納米管等。
文檔編號C01B31/02GK101437755SQ20078001483
公開日2009年5月20日 申請日期2007年4月24日 優先權日2006年4月24日
發明者大島哲, 齋藤毅, 湯村守雄 申請人:獨立行政法人產業技術綜合研究所