(57)【要約】  複数の単層カーボンナノホーンが繊維状に集合したカーボンナノホーン集合体を含む吸着材、特に球状のカーボンナノホーン集合体と混在したものであって、カーボンナノホーン集合体に含まれる単層カーボンナノホーンの一部が開孔部を有するものを使用する。このような繊維状のカーボンナノホーン集合体を含む吸着材は、触媒含有炭素ターゲットを配置した容器内を、不活性ガス、窒素ガス、または、混合雰囲気下にする工程と、該ターゲットを蒸発させ、複数の単層カーボンナノホーンが繊維状に集合している繊維状カーボンナノホーン集合体を含むカーボンナノホーン集合体を得る工程と、を含む方法で製造できる。
2017159350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単層カーボンナノホーンが繊維状に集合している繊維状カーボンナノホーン集合体を含むことを特徴とする吸着材。
【請求項２】
前記繊維状カーボンナノホーン集合体の直径が３０ｎｍ〜２００ｎｍ、長さが１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の吸着材。
【請求項３】
各々の単層カーボンナノホーンは、直径が１ｎｍ〜５ｎｍ、長さが３０ｎｍ〜１００ｎｍであり、先端がホーン状であることを特徴とする請求項１に記載の吸着材。
【請求項４】
前記繊維状カーボンナノホーン集合体は、種型、ダリア型、つぼみ型、ペタルダリア型、ペタル型の少なくとも一種類のカーボンナノホーン集合体が繊維状に繋がったものである請求項１に記載の吸着材。
【請求項５】
さらに前記繊維状カーボンナノホーン集合体を構成しない、種型、つぼみ型、ダリア型、ペタルダリア型、ペタル型の少なくとも一種類の球状カーボンナノホーン集合体が含まれることを特徴とする請求項４に記載の吸着材。
【請求項６】
前記単層カーボンナノホーンの一部が開孔部を有することを特徴とする請求項１に記載の吸着材。
【請求項７】
さらに、活性炭、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、ゼオライト、シリカゲル、アルミナの少なくとも一種類が含まれることを特徴とする請求項１に記載の吸着材。
【請求項８】
触媒含有炭素ターゲットを配置した容器内を、不活性ガス、窒素ガス、または、混合雰囲気下にする工程と、
前記ターゲットを蒸発させ、複数の単層カーボンナノホーンが繊維状に集合している繊維状カーボンナノホーン集合体を含むカーボンナノホーン集合体を得る工程と、
を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の吸着材の製造方法。
【請求項９】
得られたカーボンナノホーン集合体を酸化処理することによって前記単層カーボンナノホーンに開孔部を形成する工程をさらに含む請求項８に記載の吸着材の製造方法。
【請求項１０】
前記酸化処理は、酸素を含む雰囲気ガス中で熱処理して行う気相プロセス、又は酸化性物質を含む液体中で行う液相プロセスである請求項９に記載の吸着材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維状のカーボンナノホーン集合体を使用した吸着材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭素質吸着材で一般に広く使用されている活性炭は、比表面積が大きいが、細孔サイズが比較的広いという特徴がある。そのため、細孔制御には熱分解法、賦活法、熱修飾法等により、細孔形状・細孔分布の制御が必要である。また、様々な表面官能基を含み、さらに、結晶性が低いため再生時に著しく劣化する等も課題である。【０００３】
また、炭素質吸着材以外では、分子サイズ程度の細孔を有し、分子ふるい効果があるゼオライト等が知られている。しかしながら、ゼオライトは、強酸、強アルカリで変質するため化学的安定性に乏しく、しかも密度が高いため重くなるという欠点がある。【０００４】
カーボンナノホーン集合体は、直径２−５ｎｍ、長さ４０−５０ｎｍの炭素六員環からなる筒状構造が放射状に集合しており、高比表面積、均一細孔、高結晶を有する非常に優れた吸着材である（特許文献１、特許文献２）。そのため、水素、フッ素、メタン、ホウ素、アンモニア等の気体（特許文献３、特許文献４）や水、エタノール、トルエン、キシレン等の液体への吸着に適している。また、筒状構造であるため様々なものを内包させ、放出させることも可能である（特許文献５）。さらに集合構造体であるため、金属、酸化物等の担持体としても利用できる（特許文献６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２３４８１２号公報
【特許文献２】特許第４１８８３４５号公報
【特許文献３】特開２００４−１６９７６号公報
【特許文献４】特許第５２９９９４３号公報
【特許文献５】特開２００５−３４３８８５号公報
【特許文献６】特許第３４７９８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のカーボンナノホーン集合体は、球状集合体であるため液中等で高分散性を有するが、乾燥時に凝集しやすいという特徴がある。そのため吸着材として使用する際、物質の吸着時に再凝集する課題がある。また、密に凝集するため、気体、液体等の流速の制御が難しいという課題もある。【０００７】
本発明では、高比表面積、均一な細孔を有し、凝集し難いカーボンナノホーン集合体による吸着材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】
【０００８】
そこで、本発明者は、優れた吸着能を発現するカーボンナノホーン集合体について鋭意検討した結果、高比表面積、均一な細孔を有し、凝集し難い繊維状のカーボンナノホーン集合体を見出した。また、この繊維状のカーボンナノホーン集合体は、従来の繊維状物質とは異なり高分散性を有し、乾燥時に再凝集も起こりにくいため材料の取り扱いも容易である。さらに、吸着材として優れる球状のカーボンナノホーン集合体と同時に生成できることを見出した。この結果、繊維状と球状のカーボンナノホーン集合体の割合を変えることで、吸着材として使用時の液体、気体の流速を調節し、用途に適した吸着能を発現させることができる。【０００９】
すなわち、本発明の一形態によれば、複数の単層カーボンナノホーンが繊維状に集合したカーボンナノホーン集合体を含む吸着材が提供される。【００１０】
また、本発明の別の形態によれば、前記繊維状のカーボンナノホーン集合体は、種型、つぼみ型、ダリア型、ペタルダリア型、ペタル型のうちの少なくとも一種類のカーボンナノホーン集合体が繊維状に繋がったものであることを特徴とする。
また、前記吸着材は、さらに前記繊維状のカーボンナノホーン集合体を構成しない、種型、つぼみ型、ダリア型、ペタルダリア型、ペタル型の球状カーボンナノホーン集合体を含むことを特徴としている。
さらに前記カーボンナノホーン集合体に含まれる単層カーボンナノホーンの一部が開孔部を有することを特徴とする吸着材が提供される。
さらに、前記吸着材は、活性炭、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、ゼオライト、シリカゲル、アルミナの少なくとも一種類が含まれることを特徴とする。【００１１】
本発明の一形態に係るカーボンナノホーン集合体含む吸着材は、
（１）触媒含有炭素ターゲットを配置した容器内を、不活性ガス、窒素ガス、または、混合雰囲気下にする工程と、
（２）該ターゲットを蒸発させる工程と、
（３）得られたカーボンナノホーン集合体に開孔部を形成する工程と、
を含む方法により製造することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高比表面積、均一な細孔を有し、凝集し難い繊維状のカーボンナノホーン集合体による吸着材が提供される。また、繊維状のカーボンナノホーン集合体は、従来の繊維状物質とは異なり高分散性を有し、乾燥時に再凝集も起こりにくいため材料の取り扱いも容易である。さらに、吸着材として優れる球状のカーボンナノホーン集合体と同時に生成でき、その生成比率を変えることで、吸着材として使用時の気体、液体の流速を調節し、用途に適した吸着能を発現させることができる。また、従来の球状カーボンナノホーンより大きな比表面積、細孔容量を得ることができる。【００１３】
また、本発明のカーボンナノホーン集合体含む吸着材の製造方法は、従来の方法に比べ工程数が少なく低コストであり、量産性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明によって作製された繊維状のカーボンナノホーン集合体と球状のカーボンナノホーン集合体の透過型電子顕微鏡写真である。
【図２】本発明によって作製された繊維状のカーボンナノホーン集合体と球状のカーボンナノホーン集合体の透過型電子顕微鏡写真である。
【図３】本発明によって作製された繊維状のカーボンナノホーン集合体と球状のカーボンナノホーン集合体の走査型電子顕微鏡写真である。
【図４】実施例で作製したサンプル１〜４の窒素の吸着等温線である。
【図５】実施例で作製したサンプル１〜４の細孔分布である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、上記の通りの特徴を持つものであるが、以下に実施の形態について説明する。
図１及び図２は、本発明の一実施形態例に係る繊維状のカーボンナノホーン集合体の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。本実施形態例に係る繊維状のカーボンナノホーン集合体を構成している各単層カーボンナノホーンは、従来からの球状のカーボンナノホーン集合体を構成する単層カーボンナノホーンと同じである。本実施形態例に係る繊維状のカーボンナノホーン集合体は、種型、つぼみ型、ダリア型、ペタルダリア型、ペタル型（グラフェンシート構造）のカーボンナノホーン集合体が繋がって形成されており、すなわち、繊維状構造中に１種類または複数のこれらカーボンナノホーン集合体が含まれている。また、触媒金属を使用したターゲットを蒸発させて作製するため、繊維状のカーボンナノホーン集合体や球状のカーボンナノホーン集合体（図３）の内部または外部に、触媒金属が存在する（図２中の非透過の粒子）。本発明に係る製造方法により繊維状のカーボンナノホーン集合体を製造すると、球状のカーボンナノホーン集合体が同時に生成される。図３は、本発明によって作製された繊維状のカーボンナノホーン集合体と球状のカーボンナノホーン集合体の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図３のように繊維状と球状の生成物が存在するため、繊維状生成物が凝集しにくい構造になる。また、繊維状生成物であるため、従来の球状カーボンナノホーンに比べ隙間を多くすることができる。本明細書では、繊維状のカーボンナノホーン集合体と球状のカーボンナノホーン集合体とを合わせて、単にカーボンナノホーン集合体と呼ぶことがある。なお、繊維状のカーボンナノホーン集合体と球状のカーボンナノホーン集合体とは、遠心分離法や、溶媒に分散した後沈降速度の違い、ゲル透過クロマトグラフィーなどを利用して分離することが可能である。さらに、カーボンナノホーン集合体以外の不純物が含まれる場合、遠心分離法、沈降速度の違い、サイズによる分離により除去できる。また、生成条件を変えることで、繊維状のカーボンナノホーン集合体と球状のカーボンナノホーン集合体の比率を変えることが可能である。繊維状カーボンナノホーン集合体の量を増やすことで、吸着させる気体や液体の流速を高くすることができる。なお、ここでいう「繊維状」とは、上記の分離操作を行ってもその形状をある程度維持できるものをいい、単に球状のカーボンナノホーン集合体が複数連なって、一見繊維状に見えるものとは異なる。
【００１６】
本発明に係る繊維状のカーボンナノホーン集合体は、単層カーボンナノホーンが繊維状に集合していれば良く、上記の構造のみに限定されない。カーボンナノホーン集合体の単層カーボンナノホーンに微細な穴を形成させ、その開孔部から単層カーボンナノホーン内部に物質を取込むことで、吸着能を向上させることができる。単層カーボンナノホーンは、先端部や側面部に６員環以外の構造を含むため、酸化処理により優先的にその部分が酸化され開孔する。図４及び図５は、本発明の一実施形態例に係る繊維状のカーボンナノホーン集合体と球状のカーボンナノホーン集合体混合物の吸着等温線と細孔分布である。開孔することで、比表面積が大きく向上し、単層カーボンナノホーンの鞘の直径に相当する細孔容量が増加する。また、球状のみのカーボンナノホーン集合体に比べ、比表面積が大きく、細孔容量も大きくなる。
【００１７】
得られる各々の単層カーボンナノホーンの直径はおおよそ１ｎｍ〜５ｎｍであり、長さは３０ｎｍ〜１００ｎｍである。繊維状のカーボンナノホーン集合体は、直径が３０ｎｍ〜２００ｎｍ程度で、長さが１μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。一方、球状のカーボンナノホーン集合体は、直径が３０ｎｍ〜２００ｎｍ程度でほぼ均一なサイズである。
【００１８】
得られるカーボンナノホーン集合体は、種型、つぼみ型、ダリア型、ペタル−ダリア型、ペタル型が単独で、または、複合して形成される。種型は集合体の表面に角状の突起がほとんどみられない、あるいは全くみられない形状、つぼみ型は集合体の表面に角状の突起が多少みられる形状、ダリア型は集合体の表面に角状の突起が多数みられる形状、ペタル型は集合体の表面に花びら状の突起がみられる形状である。ペタル構造は、幅は５０〜２００ｎｍ、厚みは０．３４〜１０ｎｍ、２〜３０枚のグラフェンシート構造である。ペタル−ダリア型はダリア型とペタル型の中間的な構造である。球状のカーボンナノホーン集合体は、繊維状のカーボンナノホーン集合体とは別に混在した状態で生成される。生成するカーボンナノホーン集合体は、雰囲気ガスの種類や流量によってその形態および粒径が変わる。
【００１９】
作製方法は、触媒を含有した炭素をターゲット（触媒含有炭素ターゲットという）とし、触媒含有炭素ターゲットを配置した容器内でターゲットを回転させながら窒素雰囲気、不活性雰囲気、水素、二酸化炭素、又は、混合雰囲気下でレーザーアブレーションによりターゲットを加熱し、ターゲットを蒸発させる。蒸発した炭素と触媒が冷える過程で繊維状のカーボンナノホーン集合体及び球状のカーボンナノホーン集合体が得られる。触媒を含有した炭素ターゲットを用いる方法は、カーボンナノチューブの製造方法として一部知られていたが、従来のカーボンナノホーン集合体（球状のカーボンナノホーン集合体）は、触媒を含まない純粋（１００％）グラファイトターゲットが用いられていた。また作製方法として、上記レーザーアブレーション法以外にアーク放電法や抵抗加熱法を用いることができる。しかしながら、レーザーアブレーション法は、室温、大気圧中で連続生成できる観点からより好ましい。
【００２０】
本発明で適用するレーザーアブレーション（Ｌａｓｅｒ  Ａｂｌａｔｉｏｎ：ＬＡ）法は、レーザーをターゲットにパルス状又は連続して照射して、照射強度が閾値以上になると、ターゲットがエネルギーを変換し、その結果、プルームが生成され、生成物をターゲットの下流に設けた基板上に堆積させる、或いは装置内の空間に生成させ、回収室で回収する方法である。
【００２１】
レーザーアブレーションには、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザー、半導体レーザー等が使用可能で、高出力化が容易なＣＯ２レーザーが最も適当である。ＣＯ２レーザーは、１ｋＷ／ｃｍ２〜１０００ｋＷ／ｃｍ２の出力が使用可能であり、連続照射及びパルス照射で行うことが出来る。カーボンナノホーン集合体の生成には連続照射の方が望ましい。レーザー光をＺｎＳｅレンズなどにより集光させ、照射させる。また、ターゲットを回転させることで連続的に合成することが出来る。ターゲット回転速度は任意に設定できるが、０．１〜６ｒｐｍが特に好ましい、０．１ｒｐｍ以上であればグラファイト化が抑制でき、また、６ｒｐｍ以下であればアモルファスカーボンの増加を抑制できる。この時、レーザー出力は１５ｋＷ／ｃｍ２以上が好ましく、３０〜３００ｋＷ／ｃｍ２が最も効果的である。レーザー出力が１５ｋＷ／ｃｍ２以上であれば、ターゲットが適度に蒸発し、カーボンナノホーン集合体の生成が容易となる。また３００ｋＷ／ｃｍ２であれば、アモルファスカーボンの増加を抑制できる。容器（チャンバー）内の圧力は、１３３３２．２ｈＰａ（１００００Ｔｏｒｒ）以下で使用することができるが、圧力が真空に近くなるほど、カーボンナノチューブが生成しやすくなり、カーボンナノホーン集合体が得られなくなる。好ましくは６６６．６１ｈＰａ（５００Ｔｏｒｒ）−１２６６．５６ｈＰａ（９５０Ｔｏｒｒ）で、より好ましくは常圧（１０１３ｈＰａ（１ａｔｍ≒７６０Ｔｏｒｒ））付近で使用することが大量合成や低コスト化のためにも適当である。また照射面積もレーザー出力とレンズでの集光の度合いにより制御でき、０．００５ｃｍ２〜１ｃｍ２が使用できる。
【００２２】
触媒は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏを単体で、又は混合して使用することができる。触媒の濃度は適宜選択できるが、炭素に対して、０．１質量％〜１０質量％が好ましく、０．５質量％〜５質量％がより好ましい。０．１質量％以上であると、繊維状カーボンナノホーン集合体の生成が確実となる。また、１０質量％以下の場合は、ターゲットコストの増加を抑制できる。
【００２３】
容器内は任意の温度で使用でき、好ましくは、０〜１００℃であり、より好ましくは室温で使用することが大量合成や低コスト化のためにも適当である。
【００２４】
容器内には、窒素ガスや、不活性ガス、水素ガス、ＣＯ２ガスなどを単独で又は混合して導入することで上記の雰囲気とする。コストの面からは、窒素ガス、Ａｒガスが好ましい。これらのガスは反応容器内を流通し、生成する物質をこのガスの流れによって回収することが出来る。また導入したガスにより閉鎖雰囲気としてもよい。雰囲気ガス流量は、任意の量を使用できるが、好ましくは０．５Ｌ／ｍｉｎ〜１００Ｌ／ｍｉｎの範囲が適当である。ターゲットが蒸発する過程ではガス流量を一定に制御する。ガス流量を一定にするには、供給ガス流量と排気ガス流量とを合わせることで行うことができる。常圧付近で行う場合は、供給ガスで容器内のガスを押出して排気することで行うことができる。
以上のようにして得られる繊維状カーボンナノホーン及びカーボンナノホーン集合体は、その炭素骨格の一部が触媒金属元素、窒素原子等で置換されていてもよい。
【００２５】
カーボンナノホーン集合体に微細な孔を開ける（開孔）場合は、酸化処理によって行うことができる。この酸化処理により、開孔部に酸素を含んだ表面官能基が形成される。また酸化処理は、気相プロセスと液相プロセスを使用できる。気相プロセスの場合は、空気、酸素、二酸化炭素等の酸素を含む雰囲気ガス中で熱処理して行う。中でも、コストの観点から空気が適している。また、温度は、３００〜６５０℃の範囲が使用でき、４００〜５５０℃がより適している。３００℃以上では、炭素が燃えずに、開孔することができないという懸念はない。また、６５０℃以下ではカーボンナノホーン集合体の全体が燃焼することを抑制できる。液相プロセスの場合、硝酸、硫酸、過酸化水素等の酸化性物質を含む液体中で行う。硝酸の場合は、室温から１２０℃の温度範囲で使用できる。１２０℃以下であれば酸化力が高くなりすぎることがなく、必要以上に酸化されることがない。過酸化水素の場合、室温〜１００℃の温度範囲で使用でき、４０℃以上がより好ましい。４０〜１００℃の温度範囲では酸化力が効率的に作用し、効率よく開孔を形成できる。また液相プロセスのとき、光照射を併用するとより効果的である。
【００２６】
カーボンナノホーン集合体の生成時に含まれる触媒金属は、酸化処理前に除去することができる。触媒金属は硝酸、硫酸、塩酸中で溶解するため除去できる。使いやすさの観点から、塩酸が適している。触媒を溶解する温度は適宜選択できるが、触媒を十分に除去する場合は、７０℃以上に加熱して行うことが望ましい。また、硝酸、硫酸を用いる場合、触媒除去と開孔の形成とを同時にあるいは連続して行うことができる。また、触媒がカーボンナノホーン集合体生成時に炭素被膜で覆われる場合があるため、炭素被膜を除去するために前処理を行うことが望ましい。前処理は空気中、２５０〜４５０℃程度で加熱することが望ましい。３００℃以上では上記のように一部開孔が形成されることがあるが、本発明において開孔の形成は、好ましい態様であるため問題はない。
【００２７】
得られるカーボンナノホーン集合体は、不活性ガス、水素、真空中などの非酸化性雰囲気で熱処理することで結晶性を向上させることができる。熱処理温度は、８００〜２０００℃が使用できるが、好ましくは１０００〜１５００℃である。また、開孔処理後では、開孔部に酸素を含んだ表面官能基が形成されるが、熱処理により除去することもできる。その熱処理温度は、１５０〜２０００℃が使用できる。表面官能基であるカルボキシル基、水酸基等を除去するには１５０℃〜６００℃が望ましい。表面官能基であるカルボニル基等は、６００℃以上が望ましい。また、表面官能基は、気体又は液体雰囲気下で還元することによって除去することができる。気体雰囲気下での還元には、水素が使用でき、上記の結晶性の向上と兼用することができる。液体雰囲気では、ヒドラジン等が利用できる。
【００２８】
上記繊維状カーボンナノホーン集合体と球状のカーボンナノホーン集合体の混合物（以下、カーボンナノホーン集合体混合物ともいう）は、そのまま、あるいは繊維状のカーボンナノホーン集合体を単離して、あるいは、開孔部を形成後、吸着材として使用することができる。また、カーボンナノホーン集合体に、活性炭、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、ゼオライト、シリカゲル、アルミナの少なくとも一種類が混在したナノカーボン複合体として吸着材に用いることができる。このような吸着材は、水素、フッ素、メタン、ホウ素、アンモニア等の気体、水、エタノール、トルエン、キシレン等の液体の吸着材として使用できる。また、鉄、コバルト、ニッケル、銀、白金、金、銅、セシウム等の金属の除去用吸着材として使用できる。有機物、有害物の除去用吸着材としても使用できる。また、吸着ヒートポンプの吸着材、尿毒素の吸着材、匂い除去など脱臭用の吸着剤、浄水用の吸着材としても使用できる。
【００２９】
吸収材の使用形状としては、目的の吸着物質に合わせて適宜調整することができる。例えば、得られたカーボンナノホーン集合体を適当な容器や袋に充填して用いたり、各種基材上に吸着材層として形成したり、ペレット等の形状に成形したりすることができる。特に本発明に係るカーボンナノホーン集合体は、従来の繊維状物質とは異なり高分散性を有し、乾燥時に再凝集も起こりにくく、また、球状のカーボンナノホーン集合体のみの場合と比較しても乾燥時の再凝集性が低い。このため、基材上への吸着材層の形成や、各種成形体の形成性に優れる。
また、本発明に係る吸着材に徐放性の薬剤などを吸着させ、徐放剤として用いることもできる。本発明に係る吸着材、特に開孔を形成した吸着材は吸着能に優れ、より多くの薬剤を吸着、開孔内に取り込むことができ、徐放寿命の長い徐放剤が提供可能となる。
【実施例】
【００３０】
以下に実施例を示し、さらに詳しく本発明について例示説明する。もちろん、以下の例によって発明が限定されることはない。【００３１】
（実施例１、比較例１）
窒素雰囲気下で、鉄を約５質量％含有した炭素ターゲットにＣＯ２レーザーを照射することで、繊維状カーボンナノホーン集合体と球状カーボンナノホーン集合体を作製した（サンプル１）。実験の詳細を以下に示す。鉄を含有した炭素ターゲットを、２ｒｐｍで回転させた。ＣＯ２レーザーのエネルギー密度は、１５０ｋＷ／ｃｍ２で連続的に照射し、チャンバー温度は室温であった。チャンバー内は、窒素ガス流量が１０Ｌ／ｍｉｎになるように調整した。圧力は９３３．２５４〜１２６６．５５９ｈＰａ（７００〜９５０Ｔｏｒｒ）に制御した。また、比較サンプルとして、触媒を含有しない炭素ターゲットを使用して窒素雰囲気下で、他の条件は同じでレーザーアブレーションしたサンプルも作製した（サンプル２）。【００３２】
図３は、サンプル１のＳＥＭ写真である。繊維状と球状の物質が観察される。繊維状の物質は、直径が３０−１００ｎｍ程度で、長さが数μｍ−数１０μｍである。球状の物質は、直径が３０−２００ｎｍ程度の範囲でほぼ均一なサイズのものが多くを占めていた。図１、図２は、生成物のＴＥＭ写真である。繊維状の物質は、観察結果から、直径１−５ｎｍ、長さが４０−５０ｎｍ程度の単層カーボンナノホーンが繊維状に集合していることが分かった。また、繊維状以外の球状の物質も観察され、種型、つぼみ型、ダリア型、ペタル−ダリア型のカーボンナノホーン集合体が混在していることが分かった。また鉄の黒い粒子も観察され、繊維状カーボンナノホーン集合体や球状カーボンナノホーン集合体の内部または表面に存在することが分かった。一方、サンプル２では、球状の物質が観察されたが、繊維状の物質は観察されなかった。【００３３】
（実施例２、比較例２）
サンプル１及びサンプル２を空気中で熱処理した。サンプル１は、４６０℃まで１℃／分で昇温し、そのまま室温に戻した（サンプル３）。サンプル２は、５００℃まで１℃／分で昇温し、そのまま室温に戻した（サンプル４）。ここで、熱処理温度が違うのは、サンプル１は触媒が含まれるため、燃焼温度が少し低くなるためである。
以上で得られたサンプル１〜４を、７７Ｋでの窒素吸着法によって比表面積及び細孔容積（１〜１００ｎｍ）を測定した。図４と図５は、それぞれ７７Ｋでの窒素の吸着等温線と細孔分布である。表１には、比表面積と細孔容積をそれぞれ示す。比表面積、細孔容積は、繊維状カーボンナノホーン集合体を含むサンプル１の方が含まないサンプル２より大きいことが分かった。また、酸化処理により開孔を形成したサンプル３とサンプル４においても、繊維状カーボンナノホーン集合体を含むサンプル３の方が比表面積と細孔容積が大きく向上することが分かった。【００３４】
次に、繊維状カーボンナノホーン集合体を含むサンプルと含まないサンプルとの凝集性を評価した。サンプル１（１mg）をエタノール３０ｍｌに浸漬させ、超音波分散を１５分行い、分散液を作製した。得られた分散液をシリコン基板上に滴下し、乾燥した。膜厚が1μmになるまで繰り返した。サンプル２を使って同様に作製した。サンプル１は、均一な膜が形成されていた。一方、サンプル２で作製した場合は、基板上でひび割れを起こしていた。これは、エタノールが乾燥する際、分散した球状カーボンナノホーンが再び凝集したためである。【００３５】
サンプルへの溶媒の吸着量の比較のため、キシレンを使用した。キシレンの蒸気で飽和された密閉容器中にサンプルを入れることで、サンプルにキシレンを吸着させた。吸着は、室温、大気雰囲気下、1時間かけて行った。その後、ヘリウム雰囲気下で熱重量測定を行い、その重量減少から吸着量を見積もった。温度範囲は、室温から６００℃で、５℃／分で昇温した。その結果、サンプル１、２、３、４のキシレン吸着量は、試料１ｇに対して、それぞれ０．１１、０．０９、０．４１、０．３７ｇ／ｇになった。従って、サンプル１、サンプル３は、それぞれ従来のサンプル２、サンプル４に比べ優れた吸着材であることが分かった。結果を表１にまとめて示す。【００３６】
【表１】
2017159350.tif 000003
【００３７】
以上、実施形態および実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、２０１６年３月１６日に出願された日本出願特願２０１６−５２２２８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
2017159350.tif 000004
【図２】
2017159350.tif 000005
【図３】
2017159350.tif 000006
【図４】
2017159350.tif 000007
【図５】
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【国際調査報告】
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