[发明专利]碳材料及其制造方法

说明书

本发明提供一种在碳纳米管等碳材料中维持其特征结构或功能的同时导入有硼原子和/或磷原子的碳材料及其制造方法。本发明的碳材料是在构成碳材料的碳原子的一部分上导入有硼原子和/或磷原子而成的，可以通过碳材料的制造方法而制造，所述碳材料的制造方法包含以下工序：使含有含氟气体的氟化处理气体与碳材料接触，将该碳材料的表面进行氟化处理的工序；相对于所述氟化处理后的碳材料，使含有含硼气体的硼化处理气体与其接触而进行硼化处理，和/或使含有含磷气体的磷化处理气体与其接触而进行磷化处理的工序。

技术领域

本发明涉及一种碳材料及其制造方法，更详细而言，涉及一种在碳纳米管等的具备由碳原子构成的碳骨架的碳材料上导入有硼原子和/或磷原子的碳材料及其制造方法。

背景技术

单层碳纳米管(Single-Walled Carbon Nanotubes：SWCNTs)为仅由进行了sp²杂化的碳原子构成的中空圆筒状的物质，由于其高的导电性及优异的载体输送特性，因此期待其对各种各样的能量设备或电子设备的应用。近年来，提出了通过对这种单层碳纳米管导入硼原子而获得的提高了导电率或热导电率的含硼原子的碳纳米管。

作为在碳纳米管中导入硼原子的方法，可举出化学的气相成长法(CVD法)或电弧放电法。其中，作为前者，在下述专利文献1中公开有将含碳物质和含硼物质的混合气体导入于具有配置于低压室内的催化剂的基材，利用CVD法由该混合气体在基材上使硼掺杂碳纳米管成长的方法。

另外，作为后者，例如在下述专利文献2中公开有准备第1及第2碳源。在其中至少任一者的碳源中含有硼源，将含硼的碳源与电弧放电源的负极(阴极)连接，将第2碳源与电弧放电源的正极(阳极)连接，通过在两者之间施加放电电流，制造含有硼原子的碳纳米管的方法。

但是，上述各专利文献中记载的制造方法是在碳纳米管制造时，通过添加硼源而制造含有硼原子的碳纳米管的方法。因此，需要控制含有硼原子的碳纳米管的尺寸或结晶结构而制造，必须控制各种制造条件是复杂的。另外，例如，对于如金属型碳纳米管或半导体型碳纳米管那样，已经利用其结构或尺寸而提高了功能性的碳纳米管，在维持其功能的同时掺杂硼原子，追加新的功能是困难的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-222494号公报

专利文献2：日本特表2010-520148号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明是鉴于所述问题点而创建的，其目的在于，提供一种在碳纳米管等碳材料上在维持其特征结构或功能的同时导入有硼原子和/或磷原子的碳材料及其制造方法。

用于解决问题的技术方案

为了解决所述的课题，本发明的含氮的碳材料的特征在于，在构成碳材料的碳原子的一部分上导入有硼原子和/或磷原子。

在所述的构成中，在所述碳材料的表面可以存在碳-氟键。

另外，在所述的构成中，导入所述硼原子和/或磷原子之前的所述碳材料可以是具备由碳原子构成的碳骨架、且该碳骨架中的碳原子的一部分被氮原子置换的含氮的碳材料。

进而，在所述的构成中，所述氮原子优选是选自由吡啶型、吡咯型、石墨型、氧化型及它们的组合构成的组中的至少1种。

另外，在所述的构成中，导入所述硼原子和/或磷原子之前的所述碳材料可以是在其表面键合有氨基的含氮的碳材料。

进而，在所述的构成中，所述氨基优选是选自由无取代氨基、一取代氨基及二取代氨基构成的组中的至少1种。