(57)【要約】【課題】触媒・フィルター・ガス吸着材料、軽量ナノ配線材料、樹脂複合材料、イオン交換樹脂、フラーレンシェルチューブ用作製材料、発熱細線など幅広い用途がある長繊維フラーレン細線の作製技術を提供する。【構成】フラーレンを構成要素とする炭素細線を得るにあたり、（１）フラーレンを溶解している第１溶媒を含む溶液と、前記第１溶媒よりもフラーレンの溶解能が小さな第２溶媒とを合わせる工程、（２）前記溶液と前記第２溶媒との間に液−液界面を形成する工程、及び（３）前記液−液界面にて炭素細線を析出させる工程を含むフラーレン細線の製造方法において、前記第２溶媒に、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、アルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素の水酸化物、アルコキシド、その他の有機・無機化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種を添加することを特徴とする長繊維フラーレン細線の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラーレンを構成要素とする炭素細線を得るにあたり、（１）フラーレンを溶解している
第１溶媒を含む溶液と、前記第１溶媒よりもフラーレンの溶解能が小さな第２溶媒とを合
わせる工程、（２）前記溶液と前記第２溶媒との間に液−液界面を形成する工程、及び（
３）前記液−液界面にて炭素細線を析出させる工程を含むフラーレン細線の製造方法にお
いて、
前記第２溶媒に、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、アルカリ金属元素又はアル
カリ土類金属元素の水酸化物、アルコキシド、その他の有機・無機化合物からなる群から
選ばれる少なくとも１種を添加することを特徴とする長繊維フラーレン細線の製造方法。
【請求項２】
添加する濃度は１０−４〜１０−７mol/Lであることを特徴とする請求項１記載の長繊維
フラーレン細線の製造方法。  
【請求項３】
フラーレンを溶解している第１溶媒はトルエンやメタキシレン溶液などの有機溶液であり
、第２溶媒はイソプロピルアルコールなどのアルコール溶液であることを特徴とする請求
項１記載の長繊維フラーレン細線の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの方法によって作製した長繊維フラーレン細線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラーレン系炭素材料、特に長繊維フラーレン細線及びその製造方法に関す
る。
【背景技術】
【０００２】
フラーレン細線（フラーレンナノウィスカ、フラーレンナノファイバー）は、内外の研
究所、民間企業、大学で最近注目を集めており、開発競争が激化しつつある。          
【０００３】
本発明者らは、先に、液−液界面析出法を用いてフラーレン細線を製造する方法を開発
した（特許文献１、非特許文献１、非特許文献２)。
【０００４】
この方法は、 フラーレンを構成要素とする炭素細線を得るにあたり、（１）フラーレ
ンを溶解している第１溶媒を含む溶液と、前記第１溶媒よりもフラーレンの溶解能が小さ
な第２溶媒とを合わせる工程、（２）前記溶液と前記第２溶媒との間に液−液界面を形成
する工程、及び（３）前記液−液界面にて炭素細線を析出させる工程を含む炭素細線の製
造方法である。また、本発明者らは、フラーレン細線の成長中に可視光を照射することに
よって、著しく成長が促進されることを明らかにして来た（非特許文献３）。
【０００５】
【特許文献１】特開平２００３−１６００号公報
【非特許文献１】K.Miyazawa, Y.Kuwasaki, A.Obayashi and M.Kuwabara, “C60 nanowhiskers formed by the liquid-liquid interfacial precipitation method”, J.Mater.Res.,17[1](2002)83-88
【非特許文献２】宮澤薫一、“フラーレンナノウィスカ”、工業材料,52[1](2004)24-25
【非特許文献３】M. Tachibana, K.Kobayashi, T. Uchida, K. Kojima, M. Tanimura and K.Miyazawa, “Photo-assisted growth and polymerization of C60`nano'whiskers”, Chemical Physics Letters 374 (2003)279-285
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
長繊維のフラーレン細線は、触媒・フィルター・ガス吸着材料、軽量ナノ配線材料、樹
脂複合材料、イオン交換樹脂、フラーレンシェルチューブ用作製材料、発熱細線など幅広
い用途がある。本発明は、これらの用途の実用化を加速するために、長繊維フラーレン細
線の作製技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、本発明者らが開発した前記の液−液界面析出法を用いてフラーレン細線
を製造する際に、光によって著しくフラーレン細線の成長が促進されることを明らかにし
たが、前記第１溶媒よりもフラーレンの溶解能が小さな第２溶媒に微量なアルカリ金属や
アルカリ土類金属元素の添加も、成長に多大の効果をもたらすことを発見した。
【０００８】
すなわち、本発明は、前記第２溶媒に、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、ア
ルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素の水酸化物、アルコキシド、その他の有機・無
機化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種を溶解したイソプロピルアルコールなど
のアルコール溶液と、C60やC70などのフラーレン分子を溶解したトルエンやメタキシレン
などの有機溶液を用いて、液−液界面析出法により行なうフラーレン細線の製造方法であ
る。
【０００９】
アルカリ金属やアルカリ土類金属元素の単体又はそれらを含有する化合物を添加したイ
ソプロピルアルコールなどのアルコール溶液と、C60やC70のトルエンもしくはメタキシレ
ンなどの有機飽和溶液との系における液−液界面析出法によるフラーレン細線の作製方法
は、従来に無い方法である。
【００１０】
前記第２溶媒に、適度な濃度のアルカリ金属やアルカリ土類金属元素を添加すると、著
しくフラーレン細線の成長が促進される理由は以下のように考えられる。C60は高い電子
親和力を持っているので、電子を放出しやすい元素からの電荷移動により、C60の荷電状
態を変化させることができる。C60分子の周りの電子密度の変化は、C60分子間の化学結合
の状態に影響するので、細線の成長機構に影響が生じる。
【００１１】
このようにして、  前記第２溶媒へのアルカリ金属やアルカリ土類金属の添加は、C60
細線の成長に影響を及ぼすものであり、本発明は自然現象の原理にかなうものである。同
様のメカニズムが、C70以上の高次フラーレンの細線の成長にも当てはまる。本発明は、
アルカリ及びアルカリ土類金属元素による電子供与がフラーレン細線の成長機構に強く関
わっていることを示唆するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の方法によって、C60やC70分子等からなる、ミリメートルからセンチメートルオ
ーダーの長さのフラーレン細線を得ることが可能となる。この方法により、従来技術に比
べて、数倍から一桁以上長いフラーレン細線を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明者らが開発した前記の液−液界面析出法は下記のとおりである。
フラーレンを構成要素とする炭素細線を得るにあたり、（１）フラーレンを溶解している
第１溶媒を含む溶液と、前記第１溶媒よりもフラーレンの溶解能が小さな第２溶媒とを合
わせる工程、（２）前記溶液と前記第２溶媒との間に液−液界面を形成する工程、及び（
３）前記液−液界面にて炭素細線を析出させる工程を含む。
【００１４】
本発明は、前記第２溶媒に、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、水酸化カリウ
ム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属元素の水酸化物、カリウムメトキシドなどのア
ルカリ金属アルコキシド、水酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属水酸化物、アルカリ
土類金属アルコキシド、その他のアルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素の有機・無
機化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種を添加することを特徴とする。
【００１５】
好ましい添加濃度は、１０−４〜１０−７mol/L、好ましい液温は、５℃〜２５℃の範
囲、好ましい雰囲気は、大気中もしくは不活性ガス中である。長繊維化の最も好ましい条
件は、液温が１５℃〜２５℃、アルカリおよびアルカリ土類金属元素の濃度が、１ｘ１０
−５mol/L〜１ｘ１０−６mol/Lである。前記第２溶媒に、アルカリ金属およびアルカリ土
類金属元素を高濃度に添加すると、C60細線が成長できない。
【００１６】
カリウムをKOHの形でイソプロピルアルコールに溶解させて添加した場合、約5x10-3mol/
L濃度以上になると、粒子状のC60析出物が生じて、長繊維のC60細線を得ることができな
い。図４のTEM写真に示すように、9.9x10-3mol/L濃度のIPAを用いて、C60のメタキシレン
飽和溶液との液−液法により得た析出物は、球状粒子と不定形な棒状の析出物であった。
また、１０−８mol/L以下の濃度では、濃度が小さすぎて長繊維化をもたらす効果が観察
されない。
【００１７】
前記第１溶媒がフラーレンの良溶媒であり、前記第２溶媒がフラーレンの貧溶媒である
。前記第１溶媒が非極性溶媒であり、前記第２溶媒が極性溶媒である。前記第１溶媒が炭
化水素系溶媒である。前記炭化水素系溶媒が、トルエン、キシレン、ベンゼン、ヘキサン
、ペンタン、二硫化炭素及びこれらの誘導体からなる群より選ばれる少なくとも１種の物
質からなる。前記第２溶媒がアルコール系溶媒である。前記アルコール系溶媒が、ペンタ
ノール、ブチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、メチル
アルコール、エチルアルコール、及び多価アルコールからなる群より選ばれる少なくとも
１種のアルコールからなる。前記第１工程で、金属触媒又は金属酸化物触媒を添加すると
よい。
【実施例１】
【００１８】
【表１】
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【００１９】
<水酸化カリウム（KOH）をカリウム源としたときの例>  
表１の(a)〜(e)に示す溶液組成でフラーレン細線を成長させた。C60の飽和トルエン（第
１溶媒）溶液（約2.2gL-1）を、適当な大きさのガラスバイアルビン（望ましくは、容量5
mL〜50mL）に注ぎ込み、室温付近（５℃〜２５℃）で、ほぼ等量のKOHを溶解したイソプ
ロピルアルコール（第２溶媒）を、ピペットを用いて、静かにビン壁を伝わらせるか、滴
下するかして注ぎ込み、C60のメタキシレン溶液とイソプロピルアルコールの液−液界面
を形成させた。このガラスビンを室温付近（１５℃〜２５℃）で、2週間程度以上静置し
た。この間にC60細線（C60ナノウィスカー）が成長した。以上の方法は、C70細線（C70ナ
ノウィスカー）の作製についても同様に実施した。  
【００２０】
10-3 molL-1濃度のKOHを溶質としたIPAの系では、C60細線が成長しなかったが、10-5〜
10-6  molL-1濃度のKOH−IPAの系では、著しく長く成長したC60細線が得られた。CH3OKを
微量添加した(f)と(g)においても、長繊維のC60細線が育成された。微量のKOHを添加した
(d)と(e)では、長繊維のC70細線が育成された。
【実施例２】
【００２１】
<CH3OKをカリウム源としたときの例>
表１の(f)〜(G)に示す溶液組成でフラーレン細線を成長させた。CH3OKを溶質とし、IPA-
３ｗｔ％CH3OHを溶媒とする溶液を調製した。（１）と同様にして、微量のCH3OKを添加し
たIPA-３ｗｔ％CH3OH溶液とC60飽和トルエンもしくはメタキシレン溶液の系による液−液
界面析出法によって、C60細線を育成した。長繊維のC60細線が育成された。
【実施例３】
【００２２】
<Ca(OH)2をカルシウム源としたときの例>
Ca(OH)2のIPA溶液を調製し、これとC60のメタキシレン飽和溶液の系による液−液法に
よって、C60細線を成長させた。長繊維のC60細線が育成された。
【実施例４】
【００２３】
<NaOHをナトリウム源としたときの例>
NaOHのIPA溶液を調製し、これとC60のメタキシレン飽和溶液の系による液−液法によって
、C60細線を成長させた。長繊維のC60細線が育成された。
【００２４】
<長繊維C60細線の観察例>
図１(a)に、実施例１の（ｂ）のKOHを10-5molL-1溶解したIPAとC60のメタキシレン飽和
溶液とで作製したC60細線、  図１（ｂ）に、実施例３のCa(OH)2を10-5  molL-1溶解した
IPAとC60のメタキシレン飽和溶液とで作製したC60細線、図１（ｃ）に、実施例４のNaOH
を10-5molL-1溶解したIPAとC60のメタキシレン飽和溶液とで作製したC60細線の走査電子
顕微鏡（SEM）像を示す。いずれも、ミリメートルオーダーのC60細線として成長している
ことが分かる。
【００２５】
図２に、図１の各試料の拡大図を示す。良好に成長したC60細線が示されている。図３
に、実施例１の（ｄ）のC60のメタキシレン飽和溶液と、KOHを10-5molL-1添加したIPAを
用いて、液−液法により作製したC60細線のX線回折図形を示す。回折図形から明らかなよ
うに、結晶性の良いC60細線が得られている。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の方法によって得られる長繊維フラーレン細線は取り扱いやすいことが著しい長
所となり、燃料電池触媒担持材料、光増感太陽電池、フィルター、イオン交換カラム充填
剤、抗菌材料、複合繊維材料、など、エネルギー、環境、繊維、半導体、医薬品産業にお
いて利用されることにより、大きな経済効果を生じると期待される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１(a)は、実施例１の（ｂ）、図１（ｂ）は、実施例３、図１（ｃ）は、実施例４により作製したC60細線の図面代用走査電子顕微鏡（SEM）像である。
【図２】図１に示す試料の拡大図面代用SEM像である。
【図３】実施例１の（ｄ）により作製したC60細線のX線回折図形である。
【図４】KOH濃度9.9×10-3のIPAを用いて、C60のメタキシレン飽和溶液との液−液法により得た析出物の図面代用TEM写真像である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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