(57)【要約】【課題】ディスプレイ、センサー、レーザー、光触媒等への応用が期待される六方晶系硫化亜鉛ナノチューブの製造方法を提供する。【解決手段】硫化亜鉛粉末と一酸化スズ粉末の混合物をグラファイト容器に入れ、窒素ガス等の不活性ガス気流中で、1100〜1200℃に2〜6時間加熱することにより、六方晶系硫化亜鉛ナノチューブを製造する。硫化亜鉛粉末と一酸化スズ粉末の重量比は、6:1〜3:1の範囲が好ましい。硫六方晶系硫化亜鉛ナノチューブの中空部の一部にスズが充填されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫化亜鉛粉末、一酸化スズ粉末の混合物をグラファイト製容器に入れ、不活性ガス気流
中で、加熱処理することを特徴とする六方晶系硫化亜鉛ナノチューブの製造方法。
【請求項２】
前記において、加熱処理する際の温度が1100〜1200℃の範囲であることを特徴とする請
求項１に記載の六方晶系硫化亜鉛ナノチューブの製造方法。
【請求項３】
前記において、加熱処理する際の時間が2〜6時間の範囲であることを特徴とする請求項
１又は２に記載の六方晶系硫化亜鉛ナノチューブの製造方法。
【請求項４】
前記において、硫化亜鉛粉末と一酸化スズ粉末の重量比が6:1〜3:1の範囲であることを
特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の六方晶系硫化亜鉛ナノチューブの製造方法
。
【請求項５】
前記において、不活性ガスとして窒素ガスを使用することを特徴とする請求項１ないし
4の何れかに記載の六方晶系硫化亜鉛ナノチューブの製造方法。
【請求項６】
前記において、六方晶系硫化亜鉛ナノチューブの中空部の一部にスズが充填されている
ことを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の六方晶系硫化亜鉛ナノチューブの製
造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ、センサー、レーザー、光触媒などに応用が期待される六方晶
系の硫化亜鉛ナノチューブの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
硫化亜鉛は約3.6eVのバンドギャップエネルギーを持つII-VI族の半導体であり、マンガ
ンなどをドーピングすることにより、高い発光効率が得られることから、フォトルミネッ
センス、メカノルミネッセンス、熱ルミネッセンスのような種々の発光特性を示す。この
ような特性を利用することにより、ディスプレイ、センサー、レーザー、光触媒などに応
用できる。立方晶系の硫化亜鉛ナノチューブは，酸化亜鉛ナノベルトと飽和硫化水素水溶
液の反応により製造されている（例えば、非特許文献１参照。）。また、亜鉛が充填され
た硫化亜鉛ナノチューブを加熱することにより、充填物である亜鉛を蒸発させて、中空の
硫化亜鉛ナノチューブを製造することも知られている（例えば、非特許文献2参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】X.Wang,ほか、Adv.Mater.14巻、1732頁、2002年
【非特許文献２】Y.Zhu,ほか、Chem.Commun.836頁、2003年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の方法とは異なる六方晶系の硫化亜鉛ナノチューブの新規な製造方法を
提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、本発明の六方晶系硫化亜鉛ナノチューブの製造方法は、硫
化亜鉛粉末と一酸化スズ粉末の混合物をグラファイト製容器に入れ、不活性ガス気流中で
、所定温度に所定時間加熱することによって六方晶系硫化亜鉛ナノチューブを得ることを
特徴とする。
【０００６】
上記製造方法において、加熱温度は1100〜1200℃の範囲が好ましく、加熱時間は2〜6時
間の範囲が好ましい。硫化亜鉛粉末と一酸化スズ粉末の重量比は、6:1〜3:1の範囲が好ま
しい。また、加熱する際に流す不活性ガスは窒素ガスが好ましい。さらに、上記の方法に
より得られる六方晶系硫化亜鉛ナノチューブの中空部の一部には、スズが充填されている
。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の製造方法によれば、六方晶系硫化亜鉛ナノチューブの中にスズを充填させるこ
とが可能となり、単一材料としての効果だけでなく、複合材料としての今後検出されるで
あろう新規な用途にも効果が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
硫化亜鉛粉末と一酸化スズ粉末の混合物をグラファイトるつぼに入れ、このグラファイ
トるつぼを横型石英抵抗加熱炉の中央部に配置する。窒素ガス等の不活性ガスを流しなが
ら、所定温度に所定時間加熱した後、加熱炉を室温に冷却する。
【０００９】
上記において、硫化亜鉛粉末と一酸化スズ粉末の重量比は、6:1〜3:1の範囲が好ましく
、硫化亜鉛粉末の重量比が上記の範囲よりも多いと、生成物中に硫化亜鉛ナノロッドやナ
ノワイヤーが混入する。逆に、硫化亜鉛粉末の重量比が上記の範囲よりも少ないと生成物
中に大きなスズの粒子が混入する。
【００１０】
上記混合物を加熱する際の温度は、1100〜1200℃の範囲が好ましく、1200℃で十分に分
解反応が進行するので、これ以上の温度に加熱する必要はない。1100℃よりも低いと硫化
亜鉛ナノチューブは得られない。加熱時間は2〜6時間の範囲が好ましく、6時間で十分に
分解反応が進行するのでこれ以上の時間をかける必要はない。加熱時間が2時間よりも短
いと、収量が低下する。
【００１１】
窒素ガス等の不活性ガスの流量は300〜600 ml/minの範囲が好ましく、600 ml/minより
も流量が多いと、逸散により、収量が低下する。300 ml/minよりも流量が少ないと硫化亜
鉛ナノチューブが得られない。
【００１２】
上記の操作を施すことにより、加熱中に180〜250℃に維持されていた反応管の内壁に六
方晶系の硫化亜鉛ナノチューブが堆積する。この六方晶系硫化亜鉛ナノチューブ内には70
〜80容量%スズが充填されている。
【実施例１】
【００１３】
次に、実施例を示して、さらに具体的に本発明について説明する。
シグマ・アルドリッチ社製の硫化亜鉛粉末（純度99.99%）1.5g、和光純薬工業(株)製の
一酸化スズ粉末（純度99.0%）0.3gの混合物をグラファイトるつぼに入れ、このグラファ
イトるつぼを横型石英抵抗加熱炉の中央部に設置した。口径１００ｍｍの石英管中に流量
450 ml/minの窒素ガスを流しながら、10℃/minの昇温速度で1150℃まで温度を上げ、この
温度に4時間保持した。加熱炉を室温に冷却すると石英管の内側の180〜250℃になってい
た部分に、灰色の粉末が５ｍｇ堆積した。
【００１４】
図１に、実施例で得られた灰色粉末の低倍率走査型電子顕微鏡像の写真を示した。この
粉末は先端に球状粒子を有する一次元のナノ構造物からなることが分かった。これらのナ
ノ構造物の長さは数マイクロメートルから十数マイクロメートルにわたっていることが確
認された。
【００１５】
図２に、灰色粉末のX線回折のスペクトルを示した。格子定数a=3.8298Å、c=6.2573Å
を有する六方晶系の硫化亜鉛と格子定数a=5.831Å、c=3.182Åを有する正方晶系のスズか
らなることが分かった。
【００１６】
図３に、灰色粉末の透過型電子顕微鏡像の写真を示した。先端に直径数百ナノメートル
のスズの球形粒子を有する硫化亜鉛ナノチューブで、この硫化亜鉛ナノチューブの中にス
ズが70〜80容量%充填されていることが分かった。そして、このチューブは一方の端が太
く、他方の端が細くなっている構造物を多く有している。太い部分の直径は180〜250ナノ
メートルで、壁の厚さは60〜80ナノメートルである。細い部分の直径は80〜120ナノメー
トルで、壁の厚さは25〜50ナノメートルである。また、完全に端から端まで同じ太さと壁
厚を有するチューブも少量存在する。この均一な太さのチューブの直径は150〜200ナノメ
ートルで、壁厚は50〜60ナノメートルであった。
【００１７】
図４の1)に、チューブの中に充填物のない中空部からなる構造物のエネルギー分散型X
線分析の結果を示した。この図から中空のチューブを構成している元素は亜鉛と硫黄から
なり、化学量論組成の硫化亜鉛であることが分かった。なお、この図で銅のピークは試料
を取り付ける際に用いた銅グリッドに由来するものである。
【００１８】
図４の2)に、充填物を有するナノチューブのエネルギー分散型X線分析の結果を示した
。亜鉛と硫黄のほかにスズが存在することが分かる。すなわち、硫化亜鉛ナノチューブの
中にスズが充填されていることが分かった。
【００１９】
図４の3)に、先端の球状粒子のエネルギー分散型X線分析の結果を示した。この図から
粒子の組成はスズであることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明により、六方晶系の硫化亜鉛ナノチューブの製造が可能となったので、ディスプ
レイ、センサー、レーザー、光触媒などへの応用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】六方晶系硫化亜鉛ナノチューブの低倍率走査型電子顕微鏡像の写真である。
【図２】六方晶系硫化亜鉛ナノチューブのX線回折のパターンである。
【図３】六方晶系硫化亜鉛ナノチューブの透過型電子顕微鏡像の写真である。
【図４】1)六方晶系硫化亜鉛ナノチューブの充填物のない部分のエネルギー分散型X線分析の図である。2)スズが充填された六方晶系硫化亜鉛ナノチューブのエネルギー分散型X線分析の図である。3)先端のスズの球状粒子のエネルギー分散型X線分析の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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