2005 Fiscal Year Annual Research Report
金属ナノ粒子を用いるCCVD法によるカーボンナノチューブの成長機構と構造制御法
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16201024
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
遠藤 守信 信州大学, 工学部, 教授 (10021015)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 卓哉 信州大学, 工学部, 助教授 (80313831)
金 隆岩 信州大学, 工学部, 助教授 (70362100)
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| Keywords | CCVD法 / カーボンナノチューブ / 触媒 / カイラル構造 / 成長機構 |
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| Research Abstract |
CCVD法による選択的カーボンナノチューブの合成及び物性解析を行うと共に、その知見を新規無触媒生成法に繋げることを目的に行った。
平成17年度に得られた具体的な成果を以下に示す。
(1)平成16年度に開発したCCVD法による2層カーボンナノチューブ(DWNT)の高純度合成法により、特定ナノチューブの選択生成、そしてその高純度化を検討した。合成温度が850℃程度ではDWNTの内径の分布が0.8nm程度で非常に直径分布が狭く、950℃の合成温度では外径1nm以上のDWNTが成長すると同時に3層チューブなどの多層チューブも合成される。よって量子効果が期待される細い高純度2層チューブは850〜900℃の合成温度が必要であることが分かった。
(2)合成した高純度DWNTのバルク特性を、CCVD法により合成された単層ナノチューブと比較検討した。単層チューブは酸化温度が約400℃であり、DWNTは約600℃程度と約200℃も耐酸化に優れていることが分かった。また比表面積を比較した結果では単層チューブの方がやや大きいが、両チューブとも高比表面積を有していることが分かった。一方DWNTは単層チューブよりも直径1nm以下のポアを多く有していることが分かり、DWNT独自のナノ空間を有していることが明らかにされた。
(3)DWNTは2000℃以上の高温熱処理を施すことにより、外層同士の融合が発生する(平成16年度の成果)。しかしそこでの問題点は2000℃という超高温熱処理が必要であり、融合発生の低温化が求められていた。そこでDWNTにホウ素をドーピングすることにより融合現象がより低温(約1500℃)で発生させることに成功した。またその融合にホウ素原子がどのようなに振る舞い、そして寄与するかを分子動力学シミュレーションを用い解明し、現象を明確にできた。
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