[发明专利]碳纳米结构体聚集物的制造方法及碳纳米结构体聚集物

说明书

本发明提供具有高的外部比表面积的碳纳米结构体聚集物的制造方法及碳纳米结构体聚集物。上述碳纳米结构体聚集物的制造方法的特征在于，将原料气体供给至催化剂，通过化学气相沉积法使包含多个碳纳米结构体的碳纳米结构体聚集物生长，来自上述原料气体且与催化剂接触的气体包含作为成为碳源的烃的烃A、烃B、烃C及烃D中的至少1种、一氧化碳以及二氧化碳，上述烃A具有至少1个乙炔骨架，上述烃B具有至少1个1,3‑丁二烯骨架，上述烃C具有至少1个环戊二烯骨架，上述烃D具有至少1个丙二烯骨架，在将上述烃A、B、C及D中所包含的碳的合计体积浓度设为[C]、将一氧化碳的体积浓度设为[CO]时，满足0.01≤[CO]/[C]≤15。

技术领域

本发明涉及碳纳米结构体聚集物的制造方法及碳纳米结构体聚集物，特别涉及具有高的外部比表面积的碳纳米结构体聚集物的制造方法及碳纳米结构体聚集物。

背景技术

近年来，作为新的碳材料，碳纳米管(Carbon NanoTube，CNT)、富勒烯等碳纳米结构体备受瞩目。其中，CNT具有较大的比表面积，因此作为物质、能量的贮存体、分离膜、电极材料、催化剂负载体等而期待广泛的应用。于是，已知为了得到具有高的比表面积的CNT，通过基于氧化等的活化处理等而在CNT的顶端、侧壁钻孔，由此增大比表面积的技术(例如，参照专利文献1)。

然而，通常，通过像专利文献1那样的方法增加的比表面积是内部比表面积而不是外部比表面积。从物质等向CNT的可接近性(accessibility)的观点出发，更优选外部比表面积增加。此外，通过基于氧化等的活化处理而进行在CNT的顶端、侧壁钻孔的处理需要大量的时间和工作量。因此，要求在合成后原本的状态就具有更高的外部比表面积的碳纳米结构体。

作为CNT的制造方法，已知电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相沉积(ChemicalVapor Deposition，CVD)法等，作为CVD法的一种，提出了特征在于在原料气体中添加催化剂活化物质(水、二氧化碳等包含氧原子的化合物)的超速生长法(例如，参照专利文献2)。在该方法中，通过所添加的催化剂活化物质防止催化剂的失活，由此实现了生产性的大幅提高和高品质化(长尺寸、高纯度、高比表面积)。

此外，在超速生长法中，当使用二氧化碳作为催化剂活化物质时，与水相比已知有如下优点：生长的CNT基板面内均匀性提高(例如，参照专利文献3)，并且不需要严密控制催化剂活化物质的添加量(例如，参照专利文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-207758号公报；

专利文献2：国际公开第2006/011655号；

专利文献3：日本专利第5622101号公报；

专利文献4：国际公开第2012/057229号。

发明内容

发明要解决的问题

然而，在超速生长法中使用二氧化碳作为催化剂活化物质的情况下，有合成的CNT的外部比表面积稍差的缺点。因此，本发明的目的在于提供具有高的外部比表面积的碳纳米结构体聚集物的制造方法及碳纳米结构体聚集物。

用于解决问题的方案

本发明人对于解决上述课题的方法进行了深入研究，结果发现：通过在原料气体中添加一氧化碳和二氧化碳作为催化剂活化物质、并且将与催化剂实际接触的气体(以下，也简称为“接触气体”)中所包含的一氧化碳的体积浓度[CO]与烃的碳的合计体积浓度[C]的比[CO]/[C]调节为合适范围，从而能够制造具有高的外部比表面积的碳纳米结构体。