2014 Fiscal Year Annual Research Report
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25630358
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
野田 優 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (50312997)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 単層カーボンナノチューブ / 火炎合成 / 連続合成 / 化学気相成長法 / ナノ粒子触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
火炎合成CVD装置の更なる改良：H25年度には、予混合火炎・触媒原料ガス、触媒蒸気冷却ガス、CVDガスを独立供給する三重管バーナーと、CNT成長ゾーンでの反応ガスの冷却を防ぐ電気炉の併設の2つを検討した。単層カーボンナノチューブ（単層CNT）を再現良く生成できるようになったが、その収量は低かった。そこで、H26年度はこれらを全て組み合わせた装置を開発した。即ち、円管型反応炉の下方に二重管バーナーを設置、内側の管で予混合火炎を生成し触媒原料のフェロセンを分解してFe蒸気を生成し、外側の管よりArガスを供給し混合によりFe蒸気を冷却、Fe粒子を核生成させ反応炉に供給した。一方、CVDガスは反応炉の外側を覆う外管を上方から下方へと流通し、予熱した上で、反応炉下部から中心に向かうように合流させた。炭素原料にCH4を用い、単層CNTの収量を改善できた。
硫黄助触媒の添加による単層CNTの収量改善：単層CNTの収量を更に改善するため、助触媒として実績のある硫黄を添加した。下部の二重管バーナーの外管に硫黄を昇華・供給したところ、単層CNTの収量が顕著に増大し、反応炉出口のメンブレンフィルター上にペーパー状の自立膜として単層CNTを回収することができた。合成時間10 minで5 mg程度、連続操作であるため30 mg/h程度の生産性である。浮遊触媒CVD法で最も生産性の高いグループにて一回り大きな装置を用い100 mg/h程度の収量であり、かなりの収量に達したといえる。触媒のFeの混入が多いものの、ラマンスペクトルでは欠陥由来のDバンドはグラファイト構造由来のGバンドより顕著に小さく、高結晶性であることが分かった。この合成装置に対し、特許出願を行った。
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