(57)【要約】【課題】  材料の利用効率を改善し、生成物の回収が容易で、製造プロセスの連続化にも適した金属内包カーボンナノカプセルの製造方法を提供する。【解決手段】  金属を内包するカーボンナノカプセルを製造するに際し、炭素含有液状化合物中で金属電極間に高周波電圧、直流電圧もしくはパルス等を印加して、電極に用いた金属を内包したカーボンナノカプセルを得る。本発明によれば、大掛かりな装置、エネルギーを必要とせず、簡易な装置で金属内包カーボンナノカプセルを液相系で製造し得、分離回収も容易である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を内包するカーボンナノカプセルを製造するに際し、炭素含有液状化合物中で金属電極間に電圧を印加して、電極に用いた金属を内包したカーボンナノカプセルを得ることを特徴とする金属内包カーボンナノカプセルの製造方法。
【請求項２】
金属が磁性金属である請求項１記載の金属内包カーボンナノカプセルの製造方法。
【請求項３】
金属が鉄、コバルト、ニッケル、マンガン、モリブデン、タンタル、ニオブ、バナジウム、クロム、白金もしくはタングステンの１種以上から選ばれる請求項１もしくは２記載の金属内包カーボンナノカプセルの製造方法。
【請求項４】
炭素含有液状化合物が炭素を含有する液状有機化合物である請求項１〜３のいずれか記載の金属内包カーボンナノカプセルの製造方法。
【請求項５】
炭素含有液状化合物が炭化水素類、アルコール類、ケトン類、ニトリル類、エーテル類もしくは脂肪酸類から選ばれる請求項１〜４のいずれか記載の金属内包カーボンナノカプセルの製造方法。
【請求項６】
金属を内包したカーボンナノカプセルが、炭素含有液状化合物中に生成する請求項１〜５のいずれか記載の金属内包カーボンナノカプセルの製造方法。
【請求項７】
生成したカーボンナノカプセルが、炭素含有液状化合物から回収され、ついで炭素含有液状化合物は循環使用される請求項１〜６のいずれか記載の金属内包カーボンナノカプセルの製造方法。
【請求項８】
金属内包カーボンナノカプセルの径が５〜５００ｎｍである請求項１〜７のいずれか記載の金属内包カーボンナノカプセルの製造方法。
【請求項９】
電圧が高周波電圧、直流電圧もしくはパルスである請求項１〜８のいずれか記載の金属内包カーボンナノカプセルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属を内包したカーボンナノカプセル、すなわち金属内包カーボンナノカプセルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属内包カーボンナノカプセル（カーボンナノセル）は、たとえば化学的に非常に安定な磁性材料として注目されおり、炭素棒（炭素電極）同士によるアーク放電法を中心として、レーザー蒸発法、熱分解法、スパッタリング法等の各種の合成方法が提案されているが、真空系および大掛かりな装置が用いられ、炭素源としては炭素電極、ダイアモンド粉末、メタンガス等が用いられている。たとえば、減圧下の反応容器中で２つの炭素電極を用い、その一方に内包させようとする金属元素を含む粉体を混合もしくは埋め込んでおき、炭素電極間にアーク放電を発生させて金属を内包したカーボンナノカプセルを作製する方法がよく知られている（たとえば、非特許文献１）。しかしながら、この方法は気相合成法であり、ナノカプセルは主に反応容器の壁面に堆積するので、生成物の回収が難しく、特に大量作製を行うのに必要な、製造プロセスの連続化が困難である。さらに、その反応生成物は多量のアモルファスカーボン、グラファイト等を含むために、金属内包カーボンナノカプセルの分離が困難である。
【０００３】
このように、従来の方法では金属内包カーボンナノカプセルを大量に合成するのは困難であり、一次反応生成物に目的物質であるカーボンナノカプセルが極わずかしか含まれず、ほとんどがアモルファスカーボンおよび未反応金属原料で占められる。したがって、原料の利用効率が著しく低く、かつ目的物質のカーボンナノカプセルを精製するのは非常に困難である。さらに、カーボンナノカプセルは非常に微細な粒子であるために均一に分散させることが非常に困難となることである。そして、工業化を想定すると、気相プロセスは連続化が比較的困難であり、大量合成は困難であると考えられる。
【０００４】
このため、液相反応を用いる金属内包カーボンナノカプセルの合成法も提案されているが、炭素棒を電極とする場合、非常に収率が低く、かつナノカプセル同士の結合する、等の難点は避け難かった。
【０００５】
【非特許文献１】Journal of Applied Physics, Vol.76, No.8, 4533 (1994)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、材料の利用効率を改善し、生成物の回収が容易で、製造プロセスの連続化にも適した金属内包カーボンナノカプセルの製造方法を提供する。すなわち、本発明によれば、大掛かりな装置、エネルギーを必要とせず、簡易な装置で金属内包カーボンナノカプセルを液相系で製造し得、分離回収も容易である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、金属を内包するカーボンナノカプセルを製造するに際し、炭素含有液状化合物中で金属電極間に電圧を印加して、電極に用いた金属を内包したカーボンナノカプセルを得ることを特徴とする金属内包カーボンナノカプセルの製造方法を要旨とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、材料の利用効率を改善し、生成物の回収および分離が容易で、製造プロセスの連続化にも適した方法で、金属内包カーボンナノカプセルを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明においては、金属を内包するカーボンナノカプセルを製造するに際し、炭素含有液状化合物中で金属電極間に電圧を印加して、電極に用いた金属を内包したカーボンナノカプセルを得る。金属はカプセルに内包しようとする金属であり、特に制限されないが、磁性金属が好適である。金属としては、たとえば鉄、コバルト、ニッケル、マンガン、モリブデン、タンタル、ニオブ、バナジウム、クロム、白金、タングステン、アルミニウム、マグネシウム、ランタン、ジルコニウム、ハフニウム、パラジウム、亜鉛、銅、鉛、ビスマス、スズ、金、銀、アンチモン、イットリウムの１種以上から選ばれる。金属電極の形状は特に制限されないが、たとえば板状、棒状等が挙げられる。
【００１０】
炭素含有液状化合物はカーボン源として使用されるが、炭素を含有する液状有機化合物が好適に使用される。このような炭素含有液状化合物としては、たとえばへキサン等の炭化水素類、エタノール等のアルコール類、アセトン等のケトン類、アセトニトリル等のニトリル類、エチルエーテル等のエーテル類、酢酸等の脂肪酸類、等の1種以上から選ばれる。金属電極間に印加される電圧としては高周波電圧、直流電圧もしくはパルスが好適であり、たとえば高周波電圧の場合には１００〜２０００W程度から選ばれる。
【００１１】
この金属電極間への印加により、金属を内包したカーボンナノカプセルは炭素含有液状化合物中に生成される。得られる金属内包カーボンナノカプセルの径は通常５〜５００ｎｍ程度である。
【００１２】
生成したカーボンナノカプセルが、炭素含有液状化合物から回収され、ついで炭素含有液状化合物は循環使用される。この回収は、固液分離の一般的な方法によることができる。
【実施例】
【００１３】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はそれらの要旨を超えない限りこれらの実施例に限定されない。
実施例１
図１に示すように、常温常圧でビーカーに約１００ｍLのエタノールを入れ、一対のNi電極をエタノール中に挿入した。このNi電極は厚さ０．５ｍｍのNi基板からなり、シアカッターで１０×１５ｍｍの大きさに切ったものをアセトン中で超音波洗浄して使用した。図１において、1はNi電極、２はエタノール、３はスペーサーである。Ni基板間距離１ｍｍで、高周波電源（周波数２１MHｚ（数百Ｗ））により高周波放電を起こさせてエタノールからすす４を作製した。反応時間は約５分間であり、爆発の危険を避けるためにビーカーには窒素ガスを流し込んだ。反応終了後に、ビーカーのビーカーの底部付近にあるカーボンのすすを走査型電子顕微鏡（SEM）、エネルギー分散型X線分光法（EDS）および透過型電子顕微鏡（TEM）で分析および観察を行った。その結果、SEMおよびEDSにより、すすの中には大量のNi粒子（５０〜５００ｎｍ程度）が含まれていることが確認され、TEM（JEM-2000EXおよび日立製H9000NAR）により、単にすすの中にNi粒子が存在するだけでなく、Ni粒子がカーボンに完全に包まれたものが無数に存在することが確認された。すなわち、Ni粒子を酸処理したところ、Niは溶出しなかった。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明によれば、大掛かりな装置、エネルギーを必要とせず、簡易な装置で金属内包カーボンナノカプセルを液相系で製造し得、分離回収も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の金属内包カーボンナノカプセルを製造するための装置の１態様を示す概略図。
【符号の説明】
【００１６】
１…Ni電極
２…エタノール
３…スペーサー
４…すす
【図１】
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