[发明专利]纳米管-纳米角复合体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米管-纳米角复合体及其制造方法。

背景技术

碳纳米管由于具有长径比高、化学上稳定、机械上也强韧的特点，因此，作为场发射发光元件受到很高期待，例如如日本特开2001-143645号公报(专利文献1)和日本特开2000-86219号公报(专利文献2)中所述，对其进行了深入研究。

使用碳纳米管作为场发射元件的情况下，例如如日本特开2007-103313号公报(专利文献3)和日本特开2007-265749号公报(专利文献4)中所述，由于多数情况下是通过喷雾或丝网印刷等在电极上进行涂布，因此通常混合粘结剂等制成浆料，但是，碳纳米管的分散性差，因此不能得到均匀的浆料，发光的均匀性方面存在较大问题。

另外，近年来，如日本特开2002-159851号公报(专利文献5)中所述，发现了具有如碳纳米管那样的鞘结构、且具有末端封闭的角型结构的碳纳米角的集合体，利用其特异的结构，作为燃料电池、或者如日本特开2007-7599号公报(专利文献6)所述作为用于利用甲烷等烃来获得氢气的烃的水蒸气改性催化剂载体而在工业上受到关注，近来，如日本特开2003-77385号公报(专利文献7)和日本特开2009-076314(专利文献8)中所述，作为场发射元件也受到较高期待。

已知该碳纳米角具有管的结构因而是传导性高的纳米碳，其为直径1～5nm、且具有角结构的鞘长度为30～200nm的球形的集合体。但是，虽然其分散性比碳纳米管高，但长径比较小，因而不适合用于场发射元件等。

另外，国际公开第2007/088829号(专利文献9)中报道了从内包于碳纳米角或负载在其外壁上的催化剂上、通过化学沉积法能够生长碳纳米管的技术，但是不能将催化剂尺寸均匀地高度分散化，而且难以高度分散地生长控制了直径的碳纳米管。

发明内容

因此，本申请的发明是鉴于以上情况而完成的，其目的在于，解决现有的问题，提供具有高长径比、还具有高分散性、并且由于催化剂尺寸由纳米角的鞘的直径决定因而还能够生长控制了直径的碳纳米管的纳米管-纳米角复合体。

即，本申请的第一发明是一种纳米管-纳米角复合体，其特征在于，具备碳纳米角和在其内部负载的催化剂微粒，所述碳纳米角上形成有孔，所述催化剂微粒以一部分露出于所述碳纳米角外的方式填入所述孔中并固定，从所述催化剂微粒上生长出碳纳米管。

另外，本申请的第二发明是一种纳米管-纳米角复合体，其特征在于，具备碳纳米角和在其内部负载的催化剂微粒，所述催化剂微粒以一部分露出于所述碳纳米角外的方式负载在所述碳纳米角的末端部，从所述催化剂微粒上生长出碳纳米管。

另外，本申请的第三发明是一种纳米管-纳米角复合体的制造方法，其特征在于，包括：在碳纳米角上形成孔的过程(a)；通过所述孔向所述碳纳米角的内部导入所述催化剂微粒或其前体的过程(b)；将导入的所述催化剂微粒或其前体所接触的周围的碳纳米角除去，使所述催化剂微粒或其前体的一部分露出于所述碳纳米角外的过程(c)；和从所述催化剂微粒或其前体上生长碳纳米管的过程(d)。

另外，本申请的第四发明是一种场发射元件，其特征在于，具有第一发明或第二发明中任一项所述的纳米管-纳米角复合体。

另外，本申请的第五发明是一种燃料电池，其特征在于，具有第一发明或第二发明中任一项所述的纳米管-纳米角复合体。

另外，本申请的第六发明是一种水蒸气改性用催化剂载体，其特征在于，具有第一发明或第二发明中任一项所述的纳米管-纳米角复合体。

发明效果

根据本申请的发明，可以提供具有高于以往的长径比、还具有高分散性、并且还能够生长控制了直径的碳纳米管的纳米管-纳米角复合体，通过制作利用该纳米管-纳米角复合体的场发射元件，可期待来自控制了直径的碳纳米管的均匀的发光。

另外，由于为纳米管和纳米角的复合体，因此，纳米管在电极表面上适度地分散，电场容易集中，最适合用于高亮度的场发射元件。

附图说明

图1是表示本发明的纳米管-纳米角复合体1的一例的概要的图。

图2A是表示本发明的纳米管-纳米角复合体1的制造方法的图。

图2B是表示本发明的纳米管-纳米角复合体1的制造方法的图。

图2C是表示本发明的纳米管-纳米角复合体1的制造方法的图。

图2D是表示本发明的纳米管-纳米角复合体1的制造方法的图。

图3是描摹根据本发明制作的、在末端部露出了Fe催化剂的催化剂负载碳纳米角的TEM(透射电子显微镜)照片的图。