(57)【要約】【課題】  水素貯蔵能力に優れるカーボンナノチューブ及びその製造方法の提供。【解決手段】  平均直径が２〜１０ｎｍであり、バンドル構造を有するカーボンナノチューブである。このカーボンナノチューブは、原料カーボンナノチューブに欠陥を導入する欠陥導入工程と、欠陥を導入された原料カーボンナノチューブを、真空中又は不活性ガス雰囲気中で１０００〜２０００℃に加熱する加熱工程と、を経て製造することができる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均直径が２〜１０ｎｍであり、バンドル構造を有するカーボンナノチューブ。
【請求項２】
平均直径が２〜１０ｎｍであり、バンドル構造を有する水素貯蔵用カーボンナノチューブ。
【請求項３】
原料カーボンナノチューブに欠陥を導入する欠陥導入工程と、
欠陥を導入された原料カーボンナノチューブを、真空中又は不活性ガス雰囲気中で１０００〜２０００℃に加熱する加熱工程と、
を有するカーボンナノチューブの製造方法。
【請求項４】
前記加熱工程を経て得られたカーボンナノチューブを、真空中又は不活性ガス雰囲気中で前記加熱工程の加熱温度よりも低くかつ７００〜１０００℃で加熱する再加熱工程をさらに有する請求項３に記載のカーボンナノチューブの製造方法。
【請求項５】
前記加熱工程又は前記再加熱工程を経て得られたカーボンナノチューブを、乾燥酸化ガス雰囲気中で２００〜６００℃に加熱して酸化処理する酸化処理工程と、
酸化処理されたカーボンナノチューブを、酸溶液中に浸漬する浸漬工程と、
をさらに有する請求項３又は４に記載のカーボンナノチューブの製造方法。
【請求項６】
前記原料カーボンナノチューブは、分子形状の異なる少なくとも２種のカーボンナノチューブの混合物である請求項３乃至５のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブの製造方法。
【請求項７】
前記原料カーボンナノチューブの嵩密度は、０．０５ｇ／ｍｌ以下である請求項３乃至６のいずれか１項に記載のカーボン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、カーボンナノチューブ及びその製造方法に関し、特に水素貯蔵に用いられるカーボンナノチューブ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カーボンナノチューブ（以下「カーボンナノチューブ」を、ＣＮＴと称することがある。）の水素貯蔵材料としての特性が注目されている。ＣＮＴは、グラフェンシートを巻いて筒形にした形状を有しており、その内部空間を利用してＣＮＴに水素ガスを貯蔵させることができる。
【０００３】
しかし、合成後のＣＮＴは先端が閉じており、ＣＮＴの内部はミクロ細孔とはいえず、このままでは内部に水素ガスを貯蔵することができない。そこで、従来はＣＮＴに水素貯蔵能力を付与するために、ＣＮＴを開孔したり切断してＣＮＴの内部空間をミクロ細孔としていた（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−１７２８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、室温におけるＣＮＴの水素貯蔵能力は、満足いくものではなかった。この理由としては、ＣＮＴを開孔及び切断することにより、全てのＣＮＴ内部空間をミクロ細孔にしても、物理吸着を前提にしたＣＮＴの水素貯蔵量は決して満足いくものではないことが挙げられる。
【０００５】
また、ＣＮＴはバンドル構造を有し、バンドル構造にはＣＮＴで囲まれた空間が多数存在するが、従来のＣＮＴ（直径約０．５〜１ｎｍ）で囲まれた空間は小さく、その中に水素ガスを貯蔵することができなかったことが挙げられる。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、水素貯蔵能力に優れるカーボンナノチューブを提供することを目的とする。さらに本発明は、カーボンナノチューブの直径を拡大可能なカーボンナノチューブの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
即ち、本発明は、
＜１＞  平均直径が２〜１０ｎｍであり、バンドル構造を有するカーボンナノチューブである。
【０００８】
＜２＞  平均直径が２〜１０ｎｍであり、バンドル構造を有する水素貯蔵用カーボンナノチューブである。
【０００９】
＜３＞  原料カーボンナノチューブに欠陥を導入する欠陥導入工程と、欠陥を導入された原料カーボンナノチューブを、真空中又は不活性ガス雰囲気中で１０００〜２０００℃に加熱する加熱工程と、を有するカーボンナノチューブの製造方法である。
【００１０】
＜４＞  前記加熱工程を経て得られたカーボンナノチューブを、真空中又は不活性ガス雰囲気中で前記加熱工程の加熱温度よりも低くかつ７００〜１０００℃で加熱する再加熱工程をさらに有する＜３＞に記載のカーボンナノチューブの製造方法である。
【００１１】
＜５＞  前記加熱工程又は前記再加熱工程を経て得られたカーボンナノチューブを、乾燥酸化ガス雰囲気中で２００〜６００℃に加熱して酸化処理する酸化処理工程と、酸化処理されたカーボンナノチューブを、酸溶液中に浸漬する浸漬工程と、をさらに有する＜３＞又は＜４＞に記載のカーボンナノチューブの製造方法である。
【００１２】
＜６＞  前記原料カーボンナノチューブは、分子形状の異なる少なくとも２種のカーボンナノチューブの混合物である＜３＞乃至＜５＞のいずれか１つに記載のカーボンナノチューブの製造方法である。
【００１３】
＜７＞  前記原料カーボンナノチューブの嵩密度は、０．０５ｇ／ｍｌ以下である＜３＞乃至＜６＞のいずれか１つに記載のカーボンナノチューブの製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のカーボンナノチューブは、水素貯蔵能力に優れる。さらに、本発明のカーボンナノチューブの製造方法によれば、カーボンナノチューブの直径を拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明のカーボンナノチューブ及びその製造方法について詳細に説明する。
【００１６】
（カーボンナノチューブ）
本発明のＣＮＴは、平均直径が２〜１０ｎｍであり、バンドル構造を有する。図１は、バンドル構造を有するＣＮＴの概略断面図である。ＣＮＴ１が集合してバンドル構造が形成される。ＣＮＴ１の内部空間２には、水素ガスが貯蔵される。さらに、ＣＮＴ１で囲まれた空間（外部空間）３にも水素ガスが貯蔵される。
【００１７】
ＣＮＴの平均直径が２ｎｍ未満であると、図１に示す外部空間３が小さいため、外部空間３中に水素ガスを貯蔵することができず、ＣＮＴの水素貯蔵性が悪化することがある。また、ＣＮＴの平均直径が１０ｎｍよりも大きいと、ＣＮＴの内部空間２における水素原子の吸着ポテンシャルが低下し、ＣＮＴの水素貯蔵性が悪化することがある。
【００１８】
本発明のＣＮＴの平均直径は、２〜５ｎｍが好ましい。また、本発明のＣＮＴは単層ＣＮＴであってもよいし、多層ＣＮＴであってもよいが、多層ＣＮＴにおける隣接するグラフェンシートの間隔は３〜４Åと小さいため、この間隔に水素分子は侵入することができない。単層ＣＮＴは、一枚のグラフェンシートの表裏がガス吸着サイトとして利用できるが、多層ＣＮＴの場合、水素ガスの吸着量はグラフェンシートの層数に反比例するため好ましくない。したがって本発明で用いられるＣＮＴは、単層ＣＮＴであることが好ましい。
【００１９】
本発明において、ＣＮＴの平均直径は下記方法により測定された値をいう。すなわち、ＴＥＭ観察によって得られるＣＮＴの断面が写る像より、ＣＮＴ直径を解析する。ＣＮＴは１００本以上測定し、その加法平均値をＣＮＴの平均直径とした。
【００２０】
また、ＴＥＭ観察によって得られるＣＮＴの断面が写る像より、バンドル構造の有無を判断した。
【００２１】
本発明のＣＮＴは、水素貯蔵用ＣＮＴとして好適に用いられる。
【００２２】
（カーボンナノチューブの製造方法）
本発明のＣＮＴの製造方法は、原料ＣＮＴに欠陥を導入する欠陥導入工程と、欠陥を導入された原料ＣＮＴを、真空中又は不活性ガス雰囲気中で１０００〜２０００℃に加熱する加熱工程と、を有する。本発明のＣＮＴの製造方法によれば、原料ＣＮＴの直径を拡大することができ、その結果として原料ＣＮＴよりも直径の大きなＣＮＴを製造することができる。
【００２３】
ＣＮＴに欠陥を導入せずに原料ＣＮＴを加熱する従来の方法では、原料ＣＮＴの一部しかＣＮＴの直径を拡大することができなかった。これは、ＣＮＴの合体は、ＣＮＴに存在する五員環又は七員環等の欠陥を起点として起こると考えられるが、従来の方法ではこの欠陥が少ないためにＣＮＴの合体が生じにくかったためと考えられる。本発明のＣＮＴの製造方法は欠陥導入工程を有するため、原料ＣＮＴの合体を促進することができ、その結果として原料ＣＮＴの直径を拡大することができる。
【００２４】
−原料カーボンナノチューブ−
原料ＣＮＴとしては、単層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブ等を用いることができ、これらを併用することもできる。また、原料ＣＮＴの直径は０．１〜１．９ｎｍが好ましく、０．７〜１．５ｎｍがさらに好ましい。
【００２５】
前記原料ＣＮＴは、分子形状の異なる少なくとも２種のＣＮＴの混合物であることが好ましい。分子形状の異なる少なくとも２種のＣＮＴの混合物を原料ＣＮＴとして用いることにより、前記加熱工程におけるＣＮＴのグラファイト化を防ぐことができる。
【００２６】
ＣＮＴのグラファイト化を防ぐことができる理由は、次のように推測される。原料ＣＮＴの分子形状が均一であると、原料ＣＮＴ同士の合体が過剰に進行し、ＣＮＴの直径が大きくなりすぎてしまう。ＣＮＴの直径が大きくなりすぎると、ＣＮＴがつぶれ、その結果としてＣＮＴのグラファイト化が進行する。原料ＣＮＴの分子形状を不均一にすると、原料ＣＮＴ同士の合体を適度に抑制することができ、その結果としてＣＮＴのグラファイト化を防ぐことができるようになると考えられる。ＣＮＴの混合物は、分子形状の異なる少なくとも２種のＣＮＴを混合することによって得られる。また、分子形状の異なる少なくとも２種のＣＮＴを混合することにより原料ＣＮＴ中の分子形状を不均一にすることが可能となる。
【００２７】
なお、ＣＮＴの分子形状として、アームチェア型、ジグザグ型又はカイラル型等が挙げられる。
【００２８】
前記原料ＣＮＴの嵩密度は、０．０５ｇ／ｍｌ以下であることが好ましい。嵩密度が０．０５ｇ／ｍｌ以下の原料ＣＮＴを前記加熱工程に用いることにより、原料ＣＮＴに含有される、原料ＣＮＴの製造に用いられた金属触媒の量を減少させることができる。これは、嵩密度が低い状態で原料ＣＮＴを加熱すると、ナノオーダーの粒径の金属触媒は融解した後、その粒径の小ささ故に蒸発しやすい（ナノ径では、バルク体に比べて蒸気圧が高い）ためであり、嵩密度が低い原料ＣＮＴを用いることにより金属触媒の量を１／１０程度まで減少させることが可能となる。
【００２９】
前記原料ＣＮＴの嵩密度は、０．０４ｇ／ｍｌ以下がさらに好ましい。また、前記原料ＣＮＴの嵩密度は、０．００１ｇ／ｍｌ以上であることが好ましい。
【００３０】
本発明においてＣＮＴの嵩密度とは、下記方法により測定された値をいう。すなわち、メスシリンダにＣＮＴ１．０ｇを入れてその体積を測定する。これにより、質量／体積を計算することにより得られた値を嵩密度とした。
【００３１】
−欠陥導入工程−
前記欠陥導入工程において原料ＣＮＴに欠陥を導入する方法としては、原料ＣＮＴにイオンを照射する方法、原料ＣＮＴを酸性溶液に浸漬する方法又は原料ＣＮＴにマイクロ波を照射する方法等が挙げられるがこれらの方法に限定されるものではない。本発明において、原料ＣＮＴに欠陥を導入する方法としては、欠陥量を制御しやすく、ＣＮＴの変化が小さいことから、イオン照射を用いることが好ましい。
【００３２】
原料ＣＮＴにイオンを照射する方法で用いられるイオンの具体例としては、Ｓｉ、Ｎ、Ｃ又はＢイオンが挙げられ、これらの中でもＣイオンが好ましい。
【００３３】
イオンの加速電圧としては、１００〜３００ｋｅＶが好ましく、１５０〜２５０ｋｅＶがさらに好ましい。照射されるイオンの密度としては、１０〜１０００ｃｍ-3が好ましく、１００〜２００ｃｍ-3がさらに好ましい。
【００３４】
原料ＣＮＴを酸性溶液に浸漬する方法で用いられる酸性溶液としては、塩酸又は硝酸等が挙げられる。酸性溶液の濃度としては１〜７０％が好ましく、５〜３０％がさらに好ましい。
【００３５】
−加熱工程−
前記加熱工程において、加熱温度が１０００℃未満であると、ＣＮＴの合体には至らず、ＣＮＴの平均直径を拡大することができない。また、加熱温度が２０００℃よりも高いと、原料ＣＮＴがグラファイト化してしまう。加熱温度の好ましい範囲は、１５００〜１８００℃である。加熱時間としては、１〜５０時間が好ましく、１０〜５０時間がさらに好ましい。
【００３６】
前記加熱工程は、真空中又は不活性ガス雰囲気中で実施される。前記加熱工程が真空中で実施される場合、真空度としては１０-1〜１０-10ｔｏｒｒが好ましく、１０-3〜１０-10ｔｏｒｒがさらに好ましい。前記加熱工程が不活性ガス雰囲気中で実施される場合、好ましい不活性ガスの具体例としてはＨｅ、Ａｒ又はＮ2が挙げられ、これらの中でもＨｅがさらに好ましい。
【００３７】
欠陥を有するＣＮＴを加熱することにより、欠陥を起点としてＣＮＴ同士が合体してＣＮＴの直径が拡大する。
【００３８】
−再加熱工程−
本発明のＣＮＴの製造方法は、前記加熱工程を経て得られたＣＮＴを、真空中又は不活性ガス雰囲気中で前記加熱工程の加熱温度よりも低くかつ７００〜１０００℃で加熱する再加熱工程をさらに有することが好ましい。
【００３９】
前記加熱工程を経て得られたＣＮＴは、その結晶性の低さから楕円形を示すことがある。ＣＮＴが楕円形であると、ＣＮＴが形成するバンドル構造における外部空間が小さくなる。このため、ＣＮＴの水素貯蔵能が悪化する場合がある。本発明のＣＮＴの製造方法では、前記加熱工程を経て得られたＣＮＴを前記加熱工程の加熱温度よりも低くかつ７００〜１０００℃で再加熱することにより、ＣＮＴの結晶性を向上させ、円形のＣＮＴを得ることができる。これによりＣＮＴの水素貯蔵能を向上させることができる。また、前記再加熱工程により、ＣＮＴの側面からの応力に対する機械的強度を向上させることができる。
【００４０】
前記再加熱工程における加熱温度は、好ましくは９００〜１０００℃である。加熱時間としては、１〜５０時間が好ましく、１０〜５０時間がさらに好ましい。また、真空中又は不活性ガス雰囲気中で再加熱工程が実施される場合の真空度又は不活性ガスの好ましい例は、前記加熱工程と同様である。
【００４１】
前記加熱工程を経て得られたＣＮＴは、一旦冷却されてから再加熱温度に加熱されてもよいし、前記加熱工程の加熱温度から再加熱温度へと処理温度を変化させてもよい。
【００４２】
また、前記再加熱工程の加熱温度を、前記加熱工程の加熱温度よりも低くすることにより、グラファイトの生成を押さえた状態でＣＮＴの結晶性を高めることができる。
【００４３】
本発明のＣＮＴの製造方法は、前記加熱工程又は前記再加熱工程を経て得られたＣＮＴを、乾燥酸化ガス雰囲気中で２００〜６００℃に加熱して酸化処理する酸化処理工程と、酸化処理されたＣＮＴを、酸溶液中に浸漬する浸漬工程とをさらに有することが好ましい。
【００４４】
前記加熱工程又は前記再加熱工程を経て得られたＣＮＴには、原料ＣＮＴの製造に用いられた触媒が原料ＣＮＴの全体量に対して約２０質量％残留しており、ＣＮＴの質量あたりの水素貯蔵量を減少させる原因となっている。そのため、ＣＮＴ中に含まれる触媒を取り除くことが好ましく、従来の触媒除去方法として、ＣＮＴを塩酸などの酸溶液に浸漬させて触媒を酸溶液中に溶出させて触媒を取り除く方法が挙げられる。しかし、本発明では前記加熱工程において原料ＣＮＴを加熱する際に、触媒表面が数ｎｍのグラファイト層に覆われてしまうため、従来の触媒除去方法で触媒を取り除くことが困難である。そこで、ＣＮＴを乾燥酸化ガス雰囲気中で２００〜６００℃に加熱することにより、触媒表面のグラファイト層を取り除き、従来の触媒除去方法を用いることができるようにした。
【００４５】
−酸化処理工程−
前記酸化処理工程に用いられる前記乾燥酸化ガスの具体例としては、乾燥空気、酸素ガス又は二酸化炭素ガス等が好ましく、この中でも乾燥空気がさらに好ましい。
【００４６】
前記酸化処理工程におけるＣＮＴの加熱温度が２００℃以上であれば、グラファイトが燃焼し、触媒表面のグラファイト層を取り除くことができる。また、加熱温度が６００℃以下であれば、ＣＮＴの燃焼を防ぐことができる。前記酸化処理工程における加熱温度は、４００〜５００℃がさらに好ましい。
【００４７】
−浸漬工程−
前記浸漬工程に用いられる酸溶液の具体例としては、塩酸、硝酸等が挙げられる。これらの中でも、塩酸が好ましい。また、酸溶液の濃度は、１〜５０％が好ましく、５〜３０％がさらに好ましい。
【００４８】
浸漬時間は、１〜４０時間が好ましく、３〜４０時間がさらに好ましい。
【実施例】
【００４９】
以下、本発明を実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施例によって限定されるものではない。
【００５０】
［比較例１］
原料ＣＮＴとして単層カーボンナノチューブ（平均直径１．０ｎｍ、嵩密度は０．０３ｇ／ｍｌ）３０ｍｇを用い、これを２０℃／ｍｉｎにて昇温して真空（１０-5Ｐａ以下）中１８００℃で５時間保持後、３０℃／ｍｉｎで室温まで降温してカーボンナノチューブＡを得た。カーボンナノチューブＡの平均直径及びバンドル構造の有無を電子顕微鏡により測定したところ、カーボンナノチューブＡの平均直径は１．９ｎｍであり、バンドル構造を有していた。
【００５１】
［実施例１］
原料ＣＮＴとして単層カーボンナノチューブ（平均直径１．０ｎｍ、嵩密度は０．０３ｇ／ｍｌ）３０ｍｇを用いた。原料ＣＮＴに、２００ｋｅＶイオン注入装置を用いてＣ+イオンを照射することにより原料ＣＮＴに欠陥を導入した。照射時間は１０時間、ビーム電流値は最大１００（〜１５０）μＡ、ドーズ量は１．６秒あたり１０15（１０時間照射で約２．３×１０19）であった。
【００５２】
上述の方法により欠陥の導入された原料ＣＮＴを用い、比較例１と同様にして原料ＣＮＴを加熱することにより、カーボンナノチューブＢを得た。カーボンナノチューブＢの平均直径及びバンドル構造の有無を電子顕微鏡により測定したところ、カーボンナノチューブＢの平均直径は２．４ｎｍであり、バンドル構造を有していた。
【００５３】
［実施例２］
平均直径１．０ｎｍの単層カーボンナノチューブ（ＣＮＴの分子形状はアームチェア型、嵩密度は０．０３ｇ／ｍｌ）１５ｍｇと、平均直径１．４ｎｍの単層カーボンナノチューブ（ＣＮＴの分子形状はジグザグ型、嵩密度は０．０３ｇ／ｍｌ）１５ｍｇとを、１％ラウリル硫酸ナトリウム水溶液３００ｍｌ中で超音波振動処理（８００Ｗ、５時間）した。これを、０．２μｍフィルターで吸引ろ過し、充分水洗後、真空（１０-2Ｐａ以下）中１００℃の乾燥炉に３時間放置して乾燥させ、分子形状の異なる２種のカーボンナノチューブの混合物である原料ＣＮＴ（嵩密度は０．１ｇ／ｍｌ）を調製した。得られた原料ＣＮＴを用いて実施例１と同様にして欠陥を導入後、比較例１と同様にして原料ＣＮＴを加熱することによりカーボンナノチューブＣを得た。カーボンナノチューブＣの平均直径及びバンドル構造の有無を電子顕微鏡により測定したところ、カーボンナノチューブＣの平均直径は２．７ｎｍであり、バンドル構造を有していた。
【００５４】
［実施例３］
実施例２で得られたカーボンナノチューブＣを、２０℃／ｍｉｎで昇温して真空（１０-5Ｐａ以下）中１０００℃で１０時間保持後、３０℃／ｍｉｎで降温する（再加熱工程）ことによりカーボンナノチューブＤを得た。カーボンナノチューブＤの平均直径及びバンドル構造の有無を電子顕微鏡により測定したところ、カーボンナノチューブＤの平均直径は２．９ｎｍであり、バンドル構造を有していた。
【００５５】
［実施例４］
実施例２の原料ＣＮＴの調製において、水洗後の試料に蒸留水１０ｍｌを加え、真空（１０-3Ｐａ以下）中−２００℃で１０時間保持することにより分子形状の異なる２種のカーボンナノチューブの混合物である原料ＣＮＴ（嵩密度は０．０４ｇ／ｍｌ）を得た。この原料ＣＮＴを用い、実施例２と同様の工程によりカーボンナノチューブを調製し、それをさらに実施例３における再加熱工程で処理することによりカーボンナノチューブＥを得た。カーボンナノチューブＥの平均直径及びバンドル構造の有無を電子顕微鏡により測定したところ、カーボンナノチューブＥの平均直径は３．２ｎｍであり、バンドル構造を有していた。
【００５６】
［実施例５］
カーボンナノチューブＥを、乾燥空気（ａｉｒ９９．９９９％）中で３℃／ｍｉｎで昇温し、５００℃で０．５時間保持後、３０℃／ｍｉｎで降温した（酸化処理工程）。その後、１０％ＨＣｌ２００ｍｌ中に８時間浸漬した（浸漬工程）。浸漬後、０．２μｍフィルターで吸引ろ過し、充分水洗後、真空（１０-2Ｐａ以下）中、１００℃の乾燥炉に３時間放置してカーボンナノチューブＦを得た。カーボンナノチューブＦの平均直径及びバンドル構造の有無を電子顕微鏡により測定したところ、カーボンナノチューブＦの平均直径は３．２ｎｍであり、バンドル構造を有していた。
【００５７】
上述の方法により得られたカーボンナノチューブＡ〜Ｆ及びカーボンナノチューブＧ（比較例１で原料ＣＮＴとして用いられた単層カーボンナノチューブ）を用い、容量法（ＰＣＴ法）により２０℃、水素圧２５ＭＰａでの水素貯蔵量（質量％）を測定した。
【００５８】
容量法を用いた水素貯蔵量の測定方法を、図２を用いて説明する。図２は、容量法を実施するための装置の概略構成図を示す。装置１０において、水素ボンベ１１と、バッファー容器１２と、試料容器１３と、真空ポンプ１４と、圧力計１５とが配管１６を介して接続されている。配管１６には、バルブＶ０〜Ｖ３が設けられている。試料容器１３には、カーボンナノチューブ１７が封入されている。
【００５９】
ここで、バッファー容器１２の容積（バルブＶ１とバルブＶ２との間の配管１６の容積を含む。）をＶＢと、試料容器１３の容積（バルブＶ２とバルブＶ３との間の配管１６の容積を含み、且つカーボンナノチューブ１７の体積を除く。）をＶＣとする。また、カーボンナノチューブ１７の体積はＨｅガス置換法（ピクノメトリー）により求められる。
【００６０】
水素貯蔵量の測定は以下のように行なう。まず、バルブＶ０を閉じ、バルブＶ１〜Ｖ３を開けた状態で、バッファー容器１２、試料容器１３及び配管１６中の圧力が、１×１０-2Ｐａ以下になるまで真空ポンプ１４を作動させる。
【００６１】
バッファー容器１２、試料容器１３及び配管１６中の圧力が１×１０-2Ｐａ以下になったらバルブＶ３を閉じて真空ポンプ１４を止める。
【００６２】
バルブＶ２を閉じ、バルブＶ０を開けてバッファー容器１２に水素ガスを満たした後、バルブＶ０及びバルブＶ１を閉じる。このときに圧力計１５で測定された圧力をＰ0とする。
【００６３】
次に、バルブＶ２を開けてバッファー容器１２と試料容器１３との圧力を一定にする。このときに圧力計１５で測定された圧力をＰ1とする。
【００６４】
バッファー容器１２の容積ＶＢ、試料容器１３の容積ＶＣ、圧力Ｐ0及び圧力Ｐ1を用い、カーボンナノチューブ１７の水素貯蔵量Ｖａｄ（貯蔵された水素の体積）は、下記式１から求めることができる。
【００６５】
【数１】
2005324971.tif 000002
【００６６】
なお、式１において、ｚ0は、Ｐ0における水素ガス圧縮係数を示し、ｚ1は、Ｐ1における水素ガス圧縮係数を示し、Ｔ0は、Ｐ0測定時の系全体の温度を示し、Ｔ1は、Ｐ1測定時の系全体の温度を示す。
【００６７】
得られたＶａｄから、下記式２によりｎ（ｍｏｌ）を求め、ｎと水素の分子量（２．０１６）との積より、ＣＮＴに貯蔵された水素ガスの質量を求めた。
【００６８】
Ｐ1・Ｖａｄ＝−ｎＲＴ1        式２
【００６９】
なお、本発明において水素貯蔵量とは、ＣＮＴにより吸収（貯蔵）された水素ガスの質量を、水素ガスを吸収する前のＣＮＴの質量で除した値に１００を乗じた値をいう。
【００７０】
得られた結果を図３に示す。図３から明らかなように、本発明のカーボンナノチューブは、水素貯蔵能力に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】バンドル構造を有するカーボンナノチューブの概略断面図である。
【図２】容量法を実施するための装置の概略構成図である。
【図３】実施例で得られたカーボンナノチューブの水素貯蔵量を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  カーボンナノチューブ
２  カーボンナノチューブの内部空間
３  カーボンナノチューブで囲まれた空間（外部空間）
１０  容量法を実施するための装置
１１  水素ボンベ
１２  バッファー容器
１３  試料容器
１４  真空ポンプ
１５  圧力計
１６  配管
１７  カーボンナノチューブ
【図１】
2005324971.tif 000003
【図２】
2005324971.tif 000004
【図３】
2005324971.tif 000005