| 研究概要 |
カーボンナノホーン(CNH)は,グラフェンシート(六員環炭素シート)が円錐状に丸まった構造を呈するもので,通常,それらが凝集して微粒子(CNH粒子)を形成する。CNH粒子は,携帯用ダイレクトメタノール型燃料電池のプラチナ触媒担持体としての利用が期待されている。現在,CNH粒子は高価な連続発振高出力CO_2レーザを用いて量産技術の確立が進められている。これに対し,本研究では,このようなCNH粒子をアーク放電を用いて安価にかつ量産的に連続合成する技術を研究開発する。具体的な研究開発の目標は以下のとおりである。
(1)CNH粒子の収率60%以上(現状のアーク放電法では20〜30%;レーザ蒸発法では90%以上)。
(2)連続運転時間1時間以上(現状アーク放電法では2秒)。
(3)生産量20g/h(現状アーク放電法では連続合成できない;レーザ蒸発法で10g/h)。
(4)生成物の雰囲気圧力依存性(収率,生産性,CNH形状,CNH粒子形状・サイズ,比表面積)。
(5)アークプラズマの状態と生成物との関係の学究的明確化
初年度は,これらのうち,所有のアーク放電実験装置を用いてCNH粒子の収率を80%にまで増加する条件を見出した。また,連続運転時間は2分間まで増加することができた。その際の合成量は1.5g以上であった。この結果を元に1時間連続運転の実験装置を設計した。同装置が機能すれば,45g/hのCNH粒子の合成が可能となると期待できる。
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