(57)【要約】【課題】  炭素源にショウノウを用いる化学気相成長法によってカーボンナノチューブを効率よく製造する方法を提供する。【解決手段】  本発明の製造方法では、反応容器１内に配置されたショウノウ１２から生じるショウノウ蒸気を、ＦｅおよびＣｏを含む触媒金属を有する触媒体１４に供給して熱分解させる。その熱分解は、(1).反応容器１の内容積１ｍＬ当たり１〜５ｍｇのショウノウ１２を反応容器１内に用意する、(2).反応容器１の内容積１ｍＬ当たりの触媒金属の質量が０．０２〜０．１ｍｇとなる量の触媒体１４を反応容器１内に用意する、(3).触媒金属と支持体との合計質量に占める触媒金属の質量割合が２０〜６０％である；および、(4).雰囲気温度が６１０℃〜６９０℃である；を満たすように行われる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学気相成長法によってカーボンナノチューブを製造する方法であって、
反応容器内にショウノウを用意すること、
その反応容器内であって前記ショウノウとは異なる箇所に、鉄およびコバルトを含む触媒金属が支持体に担持された触媒体を用意すること、および、
前記用意されたショウノウを気化させて成るショウノウ蒸気を前記触媒体に供給して熱分解させること、を含み、
以下の条件：
(1).前記反応容器の内容積１ｍＬ当たり１ｍｇ〜５ｍｇのショウノウを該反応容器内に用意する；
(2).前記反応容器の内容積１ｍＬ当たり、前記触媒金属の質量（金属原子換算）が０．０２ｍｇ〜０．１ｍｇとなる量の前記触媒体を該反応容器内に用意する；
(3).前記触媒金属（金属原子換算）と前記支持体との合計質量に占める前記触媒金属の質量の割合が２０％〜６０％である；および、
(4).雰囲気温度が６１０℃〜６９０℃である；
を満たすように行われることを特徴とする、カーボンナノチューブの製造方法。
【請求項２】
前記反応容器の内容積１ｍＬ当たり１．５ｍｇ〜４ｍｇのショウノウを該反応容器内に用意する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記触媒金属（金属原子換算）と前記支持体との合計質量に占める前記触媒金属の質量の割合が３５％〜４５％である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記支持体はゼオライト粉末である、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記触媒体を用意することは、各触媒金属のアセテートを前記支持体に付与することを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記触媒体を用意することは、触媒金属源としての鉄(II)アセテートおよびコバルトアセテートテトラハイドレートを質量比７５：２５〜２０：８０の割合で前記支持体に付与することを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記アセテートが付与された触媒体とショウノウとを０．０８：１〜０．１２：１の質量比で前記反応容器内に用意する、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記反応容器内に用意したショウノウに含まれるカーボンの質量を基準とするカーボンナノチューブの収率が２５％以上である、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆる化学気相成長法（ＣＶＤ法）によってカーボンナノチューブを製造する方法に関し、詳しくは、該化学気相成長法における炭素源としてショウノウ（camphor）を使用してカーボンナノチューブを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブは、導電性、熱伝導性、機械的強度等の優れた特性を持つことから、多くの分野から注目を集めている新素材である。一般にカーボンナノチューブは、炭素または炭素を含む原料を、必要に応じて触媒の存在下で、高温条件に置くことによって合成される。主な製造方法として、アーク放電法、レーザ蒸発法および化学気相成長法が知られている。これらのうち化学気相成長法（すなわちＣＶＤ法）は、炭素を含む原料（炭素源）を熱分解させてカーボンナノチューブを合成するものであって、設備費用が安価である、反応条件のコントロールが容易である、システムの運転が容易でありスケールアップに適している、等の利点を有する。ＣＶＤ法における炭素源としては、種々の化合物を使用し得る可能性が指摘されている。しかし実際には、アセチレン、ベンゼン等の化石燃料（典型的には石油）に由来する炭素源を用いた検討が大部分であった。例えば特許文献１には、使用し得る炭素源として数々の炭素化合物が列挙されているが、実施例において実際に使用されている炭素化合物はベンゼンのみである。
【０００３】
一方、非特許文献１には、ショウノウを炭素源とするＣＶＤ法によってカーボンナノチューブが得られることが記載されている。ショウノウは、植物から簡単に得ることができる（すなわち、化石燃料に依存することなく入手可能である）。したがって、ＣＶＤ法における炭素源としてショウノウを用いることにより、炭素源として石油製品（アセチレン、ベンゼン等）を用いる場合に比べて環境負荷が低減するものと期待される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７００８８号公報
【非特許文献１】ムクル  クマール（Mukul Kumar），安藤義則，カーボン（Carbon），第４３巻，第５３３〜５４０頁，２００４年１１月２５日オンライン閲覧可能
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、ショウノウを炭素源とするＣＶＤ法によってカーボンナノチューブを製造する方法であって、より効率よくカーボンナノチューブを製造し得るカーボンナノチューブ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】
【０００６】
本発明は、カーボンナノチューブの製造方法に関する。ここで、「カーボンナノチューブ」とは、チューブ状の炭素同素体（典型的には、グラファイト構造の円筒型構造物）をいい、特別の形態（長さや直径）に限定されない。いわゆる単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、あるいはチューブ先端が角状のカーボンナノホーンは、ここでいうカーボンナノチューブの概念に包含される典型例である。
【０００７】
本発明により提供されるカーボンナノチューブ製造方法は、反応容器内にショウノウを用意することを含む。また、該反応容器内であって前記ショウノウとは異なる箇所に、鉄（Ｆｅ）およびコバルト（Ｃｏ）を含む触媒金属が支持体に担持された触媒体を用意することを含む。また、前記用意されたショウノウを気化させて成るショウノウ蒸気を前記触媒体に供給して熱分解させることを含む。また、該製造方法は、以下の条件：
(1).前記反応容器の内容積１ｍＬ当たり１ｍｇ〜５ｍｇのショウノウを該反応容器内に用意する；
(2).前記反応容器の内容積１ｍＬ当たり、前記触媒金属の質量（金属原子換算）が０．０２ｍｇ〜０．１ｍｇとなる量の前記触媒体を該反応容器内に用意する；
(3).前記触媒金属（金属原子換算）と前記支持体との合計質量に占める前記触媒金属の質量の割合が２０％〜６０％である；および、
(4).雰囲気温度（ＣＶＤ温度）が６１０℃〜６９０℃である；
を満たすように行われる。
かかる方法によると、カーボンナノチューブ（典型的には、主として多層カーボンナノチューブ）を効率よく生じさせることができる。例えば、(a).短時間により多くのカーボンナノチューブを生じさせる、および、(b).使用したショウノウに含まれるカーボンの質量を基準として、より高いカーボンナノチューブ収率を実現する、のうち少なくとも一方の効果が実現され得る。
【０００８】
ここに開示される方法の好ましい一つの態様では、前記反応容器の内容積１ｍＬ当たり１．５ｍｇ〜４ｍｇのショウノウを該反応容器内に用意する。かかる態様によると、上述の効果がよりよく発揮され得る。
ここに開示される方法の他の一つの好ましい態様では、前記触媒金属（金属原子換算）と前記支持体との合計質量に占める前記触媒金属の質量の割合が２０％〜６０％である触媒体を使用する。かかる態様によると、上述の効果がさらによく発揮され得る。
【０００９】
前記支持体としては、ゼオライト等の無機多孔体を好ましく使用することができる。また、前記支持体に触媒金属を担持する方法としては、各触媒金属を含む化合物（例えばアセテート）を該支持体に付与することを含む方法を好ましく採用することができる。ここに開示される方法の好ましい一つの態様では、前記触媒体を用意することが、各触媒金属のアセテート（典型的には、鉄のアセテートおよびコバルトのアセテート）を前記支持体に付与することを含む。
【００１０】
ここに開示される方法の好ましい一つの態様では、前記触媒体を用意することが、鉄(II)アセテートおよびコバルトアセテートテトラハイドレートを前記支持体に付与することを含む。例えば、鉄(II)アセテートおよびコバルトアセテートテトラハイドレートを７５：２５〜２０：８０の質量比で前記支持体に付与することが好ましい。かかる態様によると、上述の効果が特によく発揮され得る。
【００１１】
ここに開示される方法の他の一つの好ましい態様では、前記各触媒金属を含む化合物（例えば、各触媒金属のアセテート）が付与された触媒体とショウノウとを０．０８：１〜０．１２：１の質量比で前記反応容器内に用意する。例えば、鉄(II)アセテートおよびコバルトアセテートテトラハイドレートが付与された触媒体とショウノウとの質量比が０．０８：１〜０．１２：１となるようにする。かかる態様によると、上述の効果がさらによく発揮され得る。
【００１２】
ここに開示される方法の好適な一態様によれば、炭素源として使用するショウノウ（すなわち反応容器内に用意するショウノウ（Ｃ10Ｈ16Ｏ、分子量約１５２））に含まれるカーボンの質量を１００質量％として、該カーボンの質量の２５％以上に相当する質量のカーボンナノチューブ（典型的には、主として多層カーボンナノチューブ）を得ることが可能である。すなわち、該ショウノウに含まれるカーボンの質量を基準として、２５％以上のカーボンナノチューブ収率を実現し得る。このように高収率でカーボンナノチューブを製造できることは、資源の有効利用および廃棄物量の低減による環境負荷軽減等の観点から好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、熱分解を行う際の温度および圧力を調節するための具体的な操作方法等のＣＶＤ法に関する一般的事項）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００１４】
本発明のカーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」ということもある。）製造方法では、炭素源としてショウノウ（camphor、Ｃ10Ｈ16Ｏ）を使用する。使用するショウノウは、天然物に由来（天然ショウノウ）するか合成物（合成ショウノウ）であるかを問わず、これらを併用してもよい。d-体（d-camphor）、dl-体およびl-体のいずれのショウノウも使用可能である。これらの異性体の一種のみを用いてもよく二種以上の異性体の混合物を用いてもよい。入手容易性等の観点から、通常は主としてdl-ショウノウを使用することが好ましい。本発明の製造方法に使用する炭素源は、少なくともショウノウを主成分とするものであればよく、ショウノウ以外の成分を含んでいてもよい。純度９０質量％以上のショウノウを炭素源に使用する（すなわち、ショウノウ成分の割合が９０質量％以上の炭素源を使用する）ことが好ましい。純度９５質量％のショウノウの使用がより好ましい。
【００１５】
ここに開示される製造方法には、少なくとも鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）を含む触媒金属が用いられる。該触媒金属は、鉄およびコバルトに加えて、ＣＶＤ法においてショウノウの熱分解を触媒し得る一種または二種以上の金属を含み得る。そのような金属としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニュウム（Ｒｕ）、銅（Ｃｕ）等を例示することができる。ここに開示される方法の好ましい一つの態様では、前記触媒金属が実質的に鉄およびコバルトから構成される。
【００１６】
かかる触媒金属を保持する支持体（support）としては、ＣＶＤ温度において安定な材料であれば特に限定なく使用することができる。支持体を構成する材質の好適例として、アルミナ、シリカ、ゼオライト、マグネシア、チタニア、ジルコニア、活性炭等を挙げることができる。触媒金属の担持に適することおよびＣＮＴを効率よく成長させ得ることから、ゼオライト、シリカゲル等の無機多孔体の使用が特に好ましい。例えば、ＢＥＴ比表面積が４００〜８００ｍ2／ｇ程度のゼオライトを好ましく使用することができる。なかでも高シリカタイプのゼオライトが好ましい。例えば、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3の比率が１０以上（Ｓｉ／Ａｌの比率が５以上）であるゼオライトが好ましく、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3の比率が１００以上（Ｓｉ／Ａｌの比率が５０以上）のものがより好ましい。ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3の比率が２００以上（Ｓｉ／Ａｌの比率が１００以上）のものが更に好ましい。
支持体の形状は特に問わない。例えば、板状、筒状、ハニカム状、粉末状等の形状を有する支持体を使用することができる。通常は、粉状の支持体を用いることが好ましい。例えば、平均粒子径が凡そ０．１〜１００μｍ（より好ましくは凡そ１〜２０μｍ）の粉末状の支持体を好ましく使用することができる。
【００１７】
本発明の製造方法には、このような支持体に上記触媒金属が担持された触媒体を使用する。かかる触媒体は、例えば、使用する触媒金属を構成元素として含む化合物であって加熱により該金属の単体を生じ得るもの（該金属の塩等、以下「触媒金属源」ということもある。）を支持体に付与することによって得ることができる。二種以上の触媒金属を有する触媒体の場合には、各触媒金属に対応した触媒金属源を使用してもよく、二種以上の触媒金属を含む触媒金属源を使用してもよい。このような触媒金属源を支持体に付与した後、必要に応じて該触媒体を加熱することによって（非酸化性雰囲気で加熱することが好ましい。）、触媒金属が単体または合金の形態で担持された触媒体を得ることができる。
好ましく使用される触媒金属源としては、対応する触媒金属の酢酸塩（acetate）、硝酸塩（nitrate）、塩化物（chloride）、硫酸塩（sulphate）、アセチルアセトナート（acetyl acetonat）、メタロセン（ferrocene,
cobaltcene, nickelocene等）、金属フタロシアニン（Fe-phthalocyanine,
Co-phthalocyanine, Ni-phthalocyanine等）、Iron penta
carbonyl（Ｆｅ（ＣＯ5））等を例示することができる。
【００１８】
なお、ここでいう「触媒体」の概念には、一種類の触媒金属を単体として有するもの、複数種類の触媒金属をそれぞれ単体として有するもの、複数種類の触媒金属をそれらの合金として有するもの等のほか、一種または二種以上の触媒金属の少なくとも一部が触媒金属源（例えば、該触媒金属の塩）またはその触媒金属源が部分的に分解して成る化合物の形態で担持されているものが含まれる。
【００１９】
触媒金属源を支持体に付与する方法としては、従来公知の方法を適宜採用し得る。好ましい一つの付与方法は、適当な溶媒に一種または二種以上の触媒金属源を溶解させて触媒金属源溶液を調製することを含む。該溶液の調製に用いる触媒金属源の種類および量は、目的とする触媒体が有する触媒金属の組成比に応じて定めることができる。例えば、ＦｅおよびＣｏを触媒金属として有する触媒体を製造する場合であって、Ｆｅ源として鉄（II）アセテート（（ＣＨ3ＣＯＯ）2Ｆｅ，以下「ＩＡ」と表記することもある。）を使用し、Ｃｏ源としてコバルトアセテートテトラハイドレート（（ＣＨ3ＣＯＯ）2Ｃｏ・４Ｈ２Ｏ，以下「ＣＡ」と表記することもある。）を使用する場合には、これらの触媒金属源をＩＡ：ＣＡ＝１：１の質量比で適当な溶媒（例えば水）に溶解させることにより、ＦｅとＣｏとを凡そ１：０．７のモル比で有する触媒源溶液を調製することができる。
【００２０】
次いで、このようにして調製した触媒金属源溶液を支持体に含浸させる。例えば、該溶液に粉末状の支持体を加えて分散させる。かかる分散を適切に行うために超音波振動を付与してもよい。このとき加える支持体の量は、目的とする触媒体における触媒金属濃度（すなわち、支持体と触媒金属との合計質量に占める触媒金属の質量割合）に応じて決定すればよい。その後、必要に応じて加熱条件下で溶媒を除去することによって、支持体に触媒金属源が担持された触媒体を得ることができる。なお、触媒金属源溶液を支持体に付与する方法はこれに限定されない。例えば、該溶液を支持体にスプレーする方法等の、従来公知の方法を特に限定なく採用することができる。また、触媒金属源溶液の調製に使用する溶媒は、使用する触媒金属源をよく溶かすものであれば特に限定されない。溶媒の除去が容易であるという観点からは、常圧で４０〜１００℃程度の温度域において容易に気化し得る溶媒が好ましい。例えば、水、低級アルコール（メタノール、エタノール、プロパノール等）、アセトン、テトラヒドロフラン等から選択される一種類の溶媒または二種以上の混合溶媒を好ましく使用することができる。
【００２１】
ここに開示されるＣＮＴ製造方法では、触媒金属の質量（金属原子換算）と支持体の質量との合計質量に占める該触媒金属の質量の割合（すなわち、触媒金属濃度（質量％））が凡そ２０％〜６０％（好ましくは凡そ２５％〜５５％、より好ましくは凡そ３０％〜５０％、特に好ましくは凡そ３５％〜４５％）の範囲にある触媒体を使用する。触媒金属濃度が上記範囲よりも低すぎると、ＣＮＴの製造効率（例えば、単位時間当たりの収量、触媒金属の質量当たりの収量、ショウノウに含まれるカーボンの質量に対する収率等）が低下しがちである。一方、触媒金属濃度が上記範囲よりも高すぎると、触媒金属の利用効率が低下しやすくなり、その結果、触媒金属の質量当たりのＣＮＴ収量が低下傾向となることがある。
触媒金属としてＦｅおよびＣｏを使用する場合、触媒体に含まれるＦｅとＣｏとの比率は、例えばそれぞれ鉄(II)アセテート（ＩＡ）およびコバルトアセテートテトラハイドレート（ＣＡ）換算として、ＩＡ：ＣＡの質量比が凡そ７５：２５〜２０：８０の範囲となる比率とすることができる。該質量比を凡そ６０：４０〜４０：６０の範囲とすることが好ましく、凡そ５５：４５〜４５：５５（例えば、略５０：５０）の範囲とすることがさらに好ましい。
【００２２】
特に限定するものではないが、炭素源として使用するショウノウ（すなわち、反応容器内に用意するショウノウ）１ｍｇに対して使用する触媒体の質量（すなわち、反応容器内に用意する触媒体の質量）は、支持体と該支持体に付与された触媒金属源（例えば、ＩＡおよびＣＡ）との合計質量が例えば凡そ０．０５ｍｇ〜０．１５ｍｇとなる範囲とすることができ、凡そ０．０８ｍｇ〜０．１２ｍｇの範囲が好ましく、凡そ０．０９ｍｇ〜０．１１ｍｇの範囲がさらに好ましい。ショウノウ１ｍｇに対する使用量が上記範囲となる割合で使用することが好ましい。また、ショウノウ１ｍｇに対して凡そ０．０１２ｍｇ〜０．０５ｍｇ（より好ましくは凡そ０．０１３ｍｇ〜０．０３ｍｇ）の触媒金属（例えばＦｅおよびＣｏ）を含む量の触媒体を使用することが好ましい。
【００２３】
ここに開示されるＣＮＴ製造方法では、ＣＶＤ反応を行うための反応容器（リアクター）の内部にショウノウおよび触媒体を用意する。そのショウノウの蒸気を前記触媒体に供給して該触媒体の存在下で熱分解させることによりＣＮＴ（典型的には、主として多層ＣＮＴ）を製造する。触媒体へのショウノウ蒸気の供給量（供給レート）を制御しやすいこと等から、ショウノウと触媒体とを反応容器内の異なる箇所に用意する（配置する）ことが好ましい。例えば、筒状（または管状）の反応容器を使用する場合であれば、該反応容器の軸方向に位置をずらして（典型的には、該反応容器の一端側および他端側に）ショウノウおよび触媒体を配置することができる。筒状（例えば円筒状）であって、該筒の断面における開口面積を円に換算した場合における該円の直径に対して該筒の長さが１０倍〜１００倍程度（より好ましくは２０倍〜５０倍程度）である形状の反応容器を好ましく使用することができる。特に限定するものではないが、本発明のＣＮＴ製造方法は、例えば、内容積が凡そ１００ｍＬ〜５０００ｍＬ（より好ましくは凡そ２００ｍＬ〜２０００ｍＬ）程度の反応容器を使用して好適に実施することができる。
【００２４】
ここに開示される方法の典型的な態様では、反応容器内に用意する（セットする）ショウノウの質量を、該反応容器の内容積１ｍＬ当たり凡そ１ｍｇ〜５ｍｇ（好ましくは１．２ｍｇ〜５ｍｇ、より好ましくは１．５ｍｇ〜４ｍｇ、例えば１．５ｍｇ〜３ｍｇ）の範囲とする。反応容器の内容積１ｍＬに対して使用する（すなわち用意する）ショウノウの質量が上記範囲よりも少なすぎると、カーボンナノチューブの収量が低下しがちとなる。一方、反応容器の内容積１ｍＬに対するショウノウの質量が上記範囲よりも多すぎると、該ショウノウに含まれるカーボンの質量に対するＣＮＴの収率が低下しやすくなることがある。
【００２５】
また、ここに開示される方法の典型的な態様では、反応容器内に用意する（セットする）触媒体の質量を、前記反応容器の内容積１ｍＬ当たり、該触媒体に含まれる触媒金属の質量（金属原子換算、例えばＦｅおよびＣｏの合計質量）が凡そ０．０２ｍｇ〜０．１ｍｇの範囲となる量とする。反応容器の内容積１ｍＬ当たりの触媒金属の質量が０．０２５ｍｇ〜０．１ｍｇ（より好ましくは０．０３〜０．１ｍｇ、例えば０．０３〜０．０８ｍｇ）となる範囲の触媒体を使用する（すなわち用意する）ことが好ましい。反応容器の内容積１ｍＬに対する触媒金属質量が上記範囲よりも少なすぎると、ＣＮＴの製造効率（収量、収率等）が低下しやすくなる。一方、反応容器の内容積１ｍＬに対して使用する触媒金属質量が上記範囲よりも多すぎると、触媒金属の質量当たりの収量が低下傾向となることがある。
【００２６】
このような製造方法は、例えば、従来の一般的な構成のＣＶＤ装置を使用して実施することができる。例えば、図１に示すように、長手方向がほぼ水平となるように設置された（すなわち、横型の）筒状のリアクター１０内に、炭素源（ショウノウ）１２を気化させる気化ゾーン２と、触媒体１４を備え該触媒体上でショウノウを熱分解させてＣＮＴを成長させる成長ゾーン３と、が設けられた構成のＣＮＴ製造装置１を使用することができる。該装置は、さらに、気化ゾーン２および成長ゾーン３の温度をそれぞれ調節する温度調節手段２０、リアクター１０にキャリアガスを供給するガス供給手段３０、リアクター１０内のガスを排出するガス排出部４０等を備えることができる。また、該装置は、リアクター１０内のガス圧を調節する圧力調節手段（図示せず）を備えることができる。
【００２７】
キャリアガスとしては非酸化性ガスを使用することが適当である。換言すれば、不活性ガスおよび還元性ガスから選択される一種または二種以上をキャリアガスとして使用することができる。不活性ガスとしては、アルゴン（Ａｒ）ガス、窒素（Ｎ2）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス等を例示することができる。還元性ガスとしては、水素（Ｈ2）ガス、アンモニア（ＮＨ3）ガス等を例示することができる。不活性ガス（例えばＡｒガス）を使用することが好ましい。
かかるキャリアガスをリアクターに供給する際のガス流量は特に限定されず、リアクターの形状（容量等）および／または他のＣＶＤ条件（気化ゾーンの温度、雰囲気圧力等）に応じて適宜選択することができる。通常は、滞留時間が凡そ２〜１０分（好ましくは、例えば４〜５分）程度となるように流量を設定することが適当である。例えば、後述する実施例に使用したリアクターでは、キャリアガスの流量を例えば５ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃｃｍ（ｓｃｃｍ：標準状態における体積に換算した１分当たりの流量（ｃｍ3／分））程度とすることができ、５０ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍ程度（典型的には、５０ｓｃｃｍ〜１５０ｓｃｃｍ）とすることが好ましい。また、例えば、触媒体に供給されるガス（ショウノウ蒸気とキャリアガスとの混合ガス）に含まれるショウノウ蒸気の濃度が概ね２０〜７０体積％（より好ましくは、概ね４０〜６０体積％）となるようにキャリアガスの流量および／またはショウノウの気化速度を調節することが好ましい。
【００２８】
触媒体の存在下でショウノウを熱分解させる際の雰囲気温度（すなわちＣＶＤ温度。例えば、成長ゾーンを備えるリアクターにおける該成長ゾーンの温度）は、例えば６００℃を超えて７００℃未満とすることができ、凡そ６１０℃以上６９０℃以下の範囲とすることが適当であり、凡そ６２０℃以上６８０℃以下の範囲とすることが好ましく、凡そ６３５℃以上６５５℃以下の範囲がさらに好ましい。ＣＶＤ温度が上記範囲よりも高すぎる場合または低すぎる場合には、ＣＮＴの製造効率（例えば、単位時間当たりの収量、触媒金属の質量当たりの収量、ショウノウに含まれるカーボンの質量に対する収率等）が低下傾向となる。
また、炭素源としてのショウノウを気化させる際の温度（例えば、気化ゾーンを備える構成のリアクターにおける該気化ゾーンの温度）は、例えば凡そ２００〜２５０℃とすることができる。通常は、凡そ２００〜２２５℃で気化させることが好ましい。
ショウノウを熱分解させる際の雰囲気圧力（ガス圧）は特に限定されないが、通常は１×１０3Ｐａ（約７．５Ｔｏｒｒ）〜２００×１０3Ｐａ（約１５００Ｔｏｒｒ）程度とすることが適当である。上記範囲よりも雰囲気圧力が低すぎるとＣＮＴの製造効率が低下しがちとなり、上記範囲よりも圧力が高すぎると設備コストが嵩む。これらの観点から、例えば１０×１０3Ｐａ〜大気圧（約７５〜７６０Ｔｏｒｒ）程度の雰囲気圧力を好ましく採用することができる。ここに開示される発明は、例えば、反応容器内が概ね大気圧である態様で好ましく実施することができる。
【００２９】
使用する触媒体には、該触媒体へのショウノウ供給に先立って、該触媒体を事前に加熱する前処理（プレヒート）を施すことができる。このような前処理は、例えば、リアクター内に触媒体を配置し、該リアクターにキャリアガスを流通させつつ該触媒体を適当な温度に加熱することによって好適に実施することができる。触媒体のプレヒートを行う際の加熱温度は凡そ５００℃以上とすることが適当である。また、ショウノウの熱分解を行う際の温度（ＣＶＤ温度）と同程度の温度でプレヒートを行ってもよい。触媒金属の少なくとも一部が触媒金属源またはその触媒金属源が部分的に分解して成る化合物の形態で担持されている形態の触媒体を使用する場合には、このような前処理を施すことが特に好ましい。なお、上記前処理は、支持体に触媒金属を担持（典型的には、触媒金属源の形態で）してから該触媒体にショウノウを供給するまでの間に実施すればよい。例えば、外部で前処理を施した触媒体をリアクター内にセットしてもよく、上述した例のようにリアクター内で触媒体の前処理を行ってもよい。通常は、ショウノウ蒸気の供給（すなわち、ＣＮＴの生成）を開始する直前に触媒体の前処理を行うことが好ましい。
【００３０】
ここに開示される方法の好ましい態様によると、反応容器内にセットされるショウノウに含まれるカーボンの質量を基準として、凡そ２０％以上（より好ましい態様では凡そ２５％以上、さらに好ましい態様では凡そ３０％以上）のＣＮＴ収率を実現し得る。
また、ここに開示される方法の好ましい態様によると、ショウノウ１００ｍｇ当たり、凡そ２ｍｇ／分以上（より好ましい態様では、凡そ２．５ｍｇ／分以上）のＣＮＴ生成速度を実現し得る。
【００３１】
以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。
【００３２】
＜製造装置の構成＞
以下に示す実施例においてカーボンナノチューブの作製に使用した装置の概略構成につき、図面を参照して説明する。
図１に示すように、カーボンナノチューブ製造装置１は、大まかに言って、リアクター１０と、リアクター１０内の温度を調節する温度調節手段２０と、リアクター１０にキャリアガスを供給するガス供給手段３０と、リアクター１０内のガスを排出するガス排出部４０とを備える。
【００３３】
リアクター１０は、長手方向の一端および他端が閉塞された石英管から主として構成されている。この石英管は、長さ１ｍ、内径２６ｍｍの円筒型であって、その内容積は５３１ｍＬである。製造装置１の使用時（すなわち、カーボンナノチューブ製造時）には、後述するように、リアクター１０内の一端側（上流側）にある気化ゾーン２に炭素源としてのショウノウ１２を配置し、他端側（下流側）にある成長ゾーン３に触媒体１４を配置する。
リアクター１０の長手方向の一端にはガス供給手段３０が接続されている。このガス供給手段３０は、リアクター１０の内部に所定の供給量にてガス（例えば、キャリアガスとしてのアルゴンガス）を供給可能に構成されている。一方、リアクター１０の長手方向の他端にはガス排出部４０が接続されている。このガス排出部４０は、所定の処理液（例えば水）４１を貯留する処理槽４２と、リアクター１０の他端から処理液４１中に排ガスを導入可能に設けられた排ガス導入管４４と、処理液４１を経た排ガスを処理槽４２から外部に排出する排ガス導出管４６とを備える。排ガス導出管４６には、圧力調節手段としての真空ポンプ（図示せず）が連結されている。必要に応じてこの真空ポンプを稼動させることにより、リアクター１０からのガス排出量を制御することができる。そして、該ガス排出量とガス供給手段３０からのガス供給量とのバランスによって、リアクター１０内の雰囲気圧力（ガス圧）を調節することができる。
なお、以下の実施例では、いずれもリアクター１０内の雰囲気圧力を大気圧としてカーボンナノチューブを製造した。
【００３４】
温度調節手段２０は、二つの横型の環状電気炉２２，２４を含む。該電気炉２２，２４は水平方向（横方向）に並んで配置されており、それらの内部にリアクター１０が、長手方向がほぼ水平となるように保持されている。第一の電気炉２２は気化ゾーン２を取り囲み、第二の電気炉２４は成長ゾーン３を取り囲んでいる。それらの電気炉２２，２４にはそれぞれ制御部２３，２５が連結されており、その制御部２３，２５からの信号によって電気炉２２，２４の出力を制御することができる。なお、図１には二つの電気炉２２，２４を備える温度調節手段を例示しているが、温度調節手段の構成はこれに限定されるものではない。例えば、第一の電気炉２２および第二の電気炉２４に換えて、異なる温度に制御可能な二以上の加熱部を有する単一の電気炉を用いてもよい。また、二つ以上の電気炉を備える構成としてもよい。
【００３５】
＜実施例１：ＣＶＤ温度の検討（１）＞
上記構成の製造装置を使用して種々のＣＶＤ温度でカーボンナノチューブを製造し、ＣＶＤ温度がカーボンナノチューブの収量に及ぼす影響を調べた。
【００３６】
［炭素源（ショウノウ）の用意］
炭素源としては、島田化学工業株式会社（Shimada Chemicals）製のショウノウ（純度９６％）を使用した。
【００３７】
［触媒体Ｃａｔ（１）の用意］
０．５ｇの鉄（II）アセテート（ＩＡ）および０．５ｇのコバルトアセテートテトラハイドレート（ＣＡ）を２０ｍＬのエタノールに溶解させた。この溶液に、支持体としてのゼオライト粉末（東ソー株式会社製品，Ｙ型ゼオライト，商品名「ＨＳＺ−３９０ＨＵＡ」，カチオンタイプ＝Ｈ，Ｓｉ／Ａｌ比＝２００）１ｇを添加した。この組成物は、ＩＡ：ＣＡ：ゼオライトを２５：２５：５０の質量比で含有する。該組成物を超音波で１０分間処理し、８０℃で２４時間乾燥させた後に微粉化した。このようにして触媒体Ｃａｔ（１）を得た。
この触媒体Ｃａｔ（１）は、ゼオライトと触媒金属（ここではＦｅおよびＣｏ、いずれも金属原子換算）との合計質量を１００質量％として、触媒金属を凡そ２２質量％の割合で含有する（すなわち、触媒金属濃度２２質量％）。また、触媒体Ｃａｔ（１）に含まれるＦｅとＣｏとのモル比（濃度比）は凡そ１：０．７である。
【００３８】
［製造例１Ａ〜１Ｋ］
ショウノウと触媒体Ｃａｔ（１）とを２００ｍｇ：２０ｍｇの質量比で使用して、種々のＣＶＤ温度でカーボンナノチューブを製造した。この触媒体Ｃａｔ（１）２０ｍｇには、Ｆｅ１．６ｍｇ、Ｃｏ１．２ｍｇおよびゼオライト１０ｍｇが含まれている。本実施例では、上述のように容積５３１ｍＬ（長さ１ｍ、内径２６ｍｍの円筒型）のリアクター（反応容器）を備える製造装置を使用した。したがって、リアクターの容積１ｍＬ当たりのショウノウ質量は０．３８ｍｇである。また、リアクターの容積１ｍＬ当たりの触媒金属質量は０．００５３ｍｇである。
【００３９】
より具体的には、図１に示すように、２００ｍｇのショウノウ１２を石英ボートに載せて、リアクター１０のうち第一の電気炉２２に囲まれたゾーン（気化ゾーン２）に配置した。また、２０ｍｇの触媒体（ここではＣａｔ（１））１４を石英ボートに載せて、リアクター１０のうち第二の電気炉２４に囲まれたゾーン（成長ゾーン３）に配置した。ガス供給手段３０からリアクター１０にキャリアガスとしてのＡｒガスを１００ｓｃｃｍの流量で供給しつつ、第二の電気炉２４に通電して成長ゾーン３を表１に示すＣＶＤ温度に加熱し、約３０分間その状態を保持した。
【００４０】
成長ゾーン３を引き続き同ＣＶＤ温度に維持しつつ、第一の電気炉２２に通電し、気化ゾーン２を２１０℃に加熱してショウノウ１２を揮発させた。これにより、気化ゾーン２で生じたショウノウ蒸気がＡｒガス（流量：１００ｓｃｃｍ）とともに成長ゾーン３に送り込まれ、成長ゾーン３に配置された触媒体１４と接触して熱分解された（ＣＶＤ反応）。このようにして１０分間のＣＶＤ反応を行った後、同流量のＡｒガスをリアクター１０に供給しつつ、同温度（すなわち、表１に示すＣＶＤ温度）で１０分間のアニーリングを行った。引き続き、同流量のＡｒガスを供給しながら電気炉２２，２４を自然に冷却させた。そして、リアクター１０内から触媒体１４を、生成したカーボンナノチューブとともに回収した。その触媒体１４をエタノール中で５分間超音波処理し、マイクログリッド上に滴下した。このようにして、異なるＣＶＤ温度により得られたカーボンナノチューブをそれぞれ回収し、その質量（すなわち、カーボンナノチューブの収量）を測定した。その測定結果を表１および図２に示す。表１には、各製造例により得られたカーボンナノチューブについて、使用したショウノウに含まれるカーボンの質量に対する収率を併せて示している。なお、図２中の「Catalyst」は触媒体を意味する。また、「Zeol」はゼオライトを表す略号である。図３以降の図においても同様である。
【００４１】
【表１】
2007001808.tif 000003
【００４２】
表１および図２に示されるように、これらの製造例に共通する製造条件（リアクターの容積当たりのショウノウ質量および触媒金属質量等）では、ＣＶＤ温度がカーボンナノチューブの製造効率に及ぼす影響はそれほど大きなものではなかった。これらの製造例のなかではＣＶＤ温度７００℃（製造例１Ｅ）において最も高い収量および収率が得られたものの、その収量は３０ｍｇであり、使用したショウノウに含まれるカーボンの質量（約１５８ｇ）に対するカーボンナノチューブ収率は１９％程度であった。また、使用したショウノウ１００ｍｇ当たりのカーボンチューブ生成速度は１．５ｍｇ／分（すなわち、１５ｍｇ／ＣＶＤ反応時間（１０分））であった。
【００４３】
なお、上記製造例１Ｂ〜１Ｋにより得られたカーボンナノチューブを、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope、日立株式会社製、型式「ＨＵ−１２Ａ」）および高分解能透過型電子顕微鏡（ＨＲＴＥＭ；ＪＥＯＬ社製、型式「ＪＥＭ−２０１０Ｆ」）により観察したところ、いずれの製造例においても実質的に多層カーボンナノチューブのみが生成していることが判った。また、ＴＥＭおよびＨＲＴＥＭによる観察結果によれば、いずれの製造例により得られたカーボンナノチューブにも触媒金属はほとんど観察されなかった。
【００４４】
＜実施例２：ＣＶＤ温度の検討（２）＞
［製造例２Ａ〜２Ｋ］
ショウノウの使用量および触媒Ｃａｔ（１）（触媒金属濃度２２質量％）の使用量をそれぞれ実施例１の使用量の４倍とし、その他の製造条件については実施例１と同様にして、種々のＣＶＤ温度でカーボンナノチューブを製造した。
すなわち、本実施例では、ショウノウと触媒体Ｃａｔ（１）とを８００ｍｇ：８０ｍｇの質量比で使用した。触媒体Ｃａｔ（１）８０ｍｇには、ゼオライト４０ｍｇ、Ｆｅ６．４ｍｇおよびＣｏ４．８ｍｇが含まれている。したがって、本実施例では、リアクターの容積１ｍＬ当たりのショウノウ質量は１．５ｍｇであり、リアクターの容積１ｍＬ当たりの触媒金属質量は０．０２１ｍｇである。
これらの製造例２Ａ〜２Ｋにより得られたカーボンナノチューブの質量（収量）を表２および図３に示す。表２には、使用したショウノウに含まれるカーボンの質量に対する収率を併せて示している。
【００４５】
【表２】
2007001808.tif 000004
【００４６】
表２および図３と表１および図２と比較すると、リアクター容積当たりのショウノウ質量および触媒金属質量を多くした製造例２Ａ〜２Ｋでは、製造例１Ａ〜１Ｋに比べて、ＣＶＤ温度による製造効率の差が明らかに大きくなっていることが判る。特に、ＣＶＤ温度を６５０℃とした製造例２Ｄでは特異的に高い収量および収率が実現された。
製造例２Ｂ〜２Ｋによる生成物を実施例１と同様にＴＥＭおよびＨＲＴＥＭにより観察したところ、いずれの製造例においても製造例１Ｂ〜１Ｋと同様に実質的に多層カーボンナノチューブのみが生成しており、また触媒金属はほとんど観察されなかった。
【００４７】
［製造例２Ｌ〜２Ｏ］
製造例２ＤのＣＶＤ温度（６５０℃）の周辺で、ＣＶＤ温度とカーボンナノチューブ製造効率との関係をさらに詳しく検討した。すなわち、ＣＶＤ温度をそれぞれ６２５℃（製造例２Ｌ）、６４０℃（製造例２Ｍ）、６６０℃（製造例２Ｎ）および６７５℃（製造例２Ｏとし、その他の製造条件については製造例２Ｄと同様にしてカーボンナノチューブを製造した。これらの製造例ではいずれも実質的に多層カーボンナノチューブのみが生成し、また触媒金属はほとんど観察されなかった。
これら製造例２Ｌ〜２Ｏにより得られたカーボンナノチューブの質量（収量）を、製造例２Ｄの結果とともに表３および図４に示す。表３には、使用したショウノウに含まれるカーボンの質量に対する収率を併せて示している。
【００４８】
【表３】
2007001808.tif 000005
【００４９】
これらのＣＶＤ温度によると、いずれも、ＣＶＤ温度を６００℃（製造例２Ｃ）および７００℃（製造例２Ｅ）とした場合に比べて際立って高い収量および収率が実現された。より具体的には、いずれの製造例においても１００ｍｇ以上のカーボンナノチューブが得られた。製造例２Ｍおよび２Ｄでは特に良好な結果が得られた。すなわち、これらの製造例によると、１５０ｍｇ以上の収量および２５％以上の収率が実現された。また、これらの製造例では、ショウノウ１００ｍｇ当たりのカーボンナノチューブ生成速度として２ｍｇ／分以上を達成することができた。
【００５０】
＜実施例３：ショウノウと触媒体との使用量比の検討＞
以下の製造例３Ａ〜３Ｌは、触媒体の使用量または触媒金属の使用量とショウノウの使用量との好適な比率について検討した例である。
【００５１】
［製造例３Ａ〜３Ｆ］
ショウノウの使用量をそれぞれ表４に示す値とし、その他の製造条件については製造例２Ｄと同様にしてカーボンナノチューブを製造した。したがって、これらの製造例３Ａ〜３Ｆでは、いずれも８０ｍｇの触媒体Ｃａｔ（１）（触媒金属濃度２２質量％）を使用した。製造例３Ｃは製造例２Ｄと実質的に同じ製造条件である。これらの製造例により得られたカーボンナノチューブの質量（収量）を、各製造例におけるリアクター容積当たりのショウノウ使用量とともに表４に示す。なお、これらの製造例ではいずれも実質的に多層カーボンナノチューブのみが生成し、また触媒金属はほとんど観察されなかった。
【００５２】
【表４】
2007001808.tif 000006
【００５３】
［製造例３Ｇ〜３Ｌ］
触媒体（Ｃａｔ（１）、触媒金属濃度２２質量％）の使用量をそれぞれ表５に示す値とし、その他の製造条件については製造例２Ｄと同様にしてカーボンナノチューブを製造した。したがって、これらの製造例３Ｇ〜３Ｌでは、いずれも８００ｍｇのショウノウを使用した。なお、製造例３Ｉは製造例２Ｄおよび製造例３Ｃと実質的に同じ製造条件である。これらの製造例により得られたカーボンナノチューブの質量（収量）および収率を、各製造例におけるリアクター容積当たりの触媒金属使用量とともに表５に示す。なお、これらの製造例ではいずれも実質的に多層カーボンナノチューブのみが生成し、また触媒金属はほとんど観察されなかった。
【００５４】
【表５】
2007001808.tif 000007
【００５５】
これら製造例３Ａ〜３Ｌの結果から、ショウノウ１ｍｇに対する触媒体Ｃａｔ（１）の使用量としては０．１ｍｇ前後（例えば０．０９ｍｇ〜０．１１ｍｇ程度、典型的には凡そ０．１ｍｇ）が適切であることがわかる。また、ショウノウ１ｍｇに対する触媒金属の使用量を凡そ０．０１２ｍｇ〜０．０３ｍｇ（より好ましくは、凡そ０．０１３ｍｇ〜０．０２２ｍｇ）の範囲とすることによって、より良好な結果が得られることがわかる。
【００５６】
＜実施例４：触媒金属濃度の検討＞
［触媒体Ｃａｔ（２）の用意］
所定量の鉄（II）アセテート（ＩＡ）および所定量のコバルトアセテートテトラハイドレート（ＣＡ）を２０ｍＬのエタノールに溶解させた。この溶液に、触媒体Ｃａｔ（１）の製造に使用したものと同じゼオライト粉末を添加した。上記ＩＡおよびＣＡの使用量は、この組成物に含まれるＩＡ：ＣＡ：ゼオライトの質量比が１５：１５：７０となるように調節した。該組成物を超音波で１０分間処理し、８０℃で２４時間乾燥させた後に微粉化した。このようにして触媒体Ｃａｔ（２）を得た。この触媒体Ｃａｔ（２）の触媒金属濃度は１１質量％である。また、８０ｍｇの触媒体Ｃａｔ（２）には、Ｆｅ３．８ｍｇ、Ｃｏ２．９ｍｇおよびゼオライト５６ｍｇが含まれている。
【００５７】
［触媒体Ｃａｔ（３）の用意］
ＩＡ：ＣＡ：ゼオライトの質量比を２０：２０：６０とした点以外は触媒体Ｃａｔ（２）と同様にして触媒体Ｃａｔ（３）を得た。この触媒体Ｃａｔ（３）の触媒金属濃度は１６質量％である。また、８０ｍｇの触媒体Ｃａｔ（３）には、Ｆｅ５．１ｍｇ、Ｃｏ３．８ｍｇおよびゼオライト４８ｍｇが含まれている。
【００５８】
［触媒体Ｃａｔ（４）の用意］
ＩＡ：ＣＡ：ゼオライトの質量比を３０：３０：４０とした点以外は触媒体Ｃａｔ（２）と同様にして触媒体Ｃａｔ（４）を得た。この触媒体Ｃａｔ（４）の触媒金属濃度は３０質量％である。また、８０ｍｇの触媒体Ｃａｔ（４）には、Ｆｅ７．７ｍｇ、Ｃｏ５．８ｍｇおよびゼオライト３２ｍｇが含まれている。
【００５９】
［触媒体Ｃａｔ（５）の用意］
ＩＡ：ＣＡ：ゼオライトの質量比を３５：３５：３０とした点以外は触媒体Ｃａｔ（２）と同様にして触媒体Ｃａｔ（５）を得た。この触媒体Ｃａｔ（５）の触媒金属濃度は４０質量％である。また、８０ｍｇの触媒体Ｃａｔ（５）には、Ｆｅ９．０ｍｇ、Ｃｏ６．７ｍｇおよびゼオライト２４ｍｇが含まれている。
【００６０】
［触媒体Ｃａｔ（６）の用意］
ＩＡ：ＣＡ：ゼオライトの質量比を４０：４０：２０とした点以外は触媒体Ｃａｔ（２）と同様にして触媒体Ｃａｔ（６）を得た。この触媒体Ｃａｔ（６）の触媒金属濃度は５３質量％である。また、８０ｍｇの触媒体Ｃａｔ（６）には、Ｆｅ１０．２ｍｇ、Ｃｏ７．７ｍｇおよびゼオライト１６ｍｇが含まれている。
【００６１】
［製造例４Ａ〜４Ｆ］
表６に示す各触媒体を使用し、その他の製造条件については製造例２Ｄと同様にしてカーボンナノチューブを製造した。製造例４Ｃは製造例２Ｄと実質的に同条件である。これらの製造例４Ａ〜４Ｆにより得られたカーボンナノチューブの質量（収量）および収率を表６および図５に示す。表６には、各製造例に使用した触媒体の触媒金属濃度およびリアクターの容積当たりの触媒金属質量を併せて示している。なお、これらの製造例ではいずれも実質的に多層カーボンナノチューブのみが生成し、また触媒金属はほとんど観察されなかった。
【００６２】
【表６】
2007001808.tif 000008
【００６３】
表６および図５に示されるように、本実施例の製造条件によると、触媒金属濃度が２０％以上（触媒金属質量／リアクター容積の値が０．０２ｍｇ／ｍＬ以上）の触媒体を使用した製造例４Ｃ〜４Ｆでは、該濃度が２０％に満たない触媒体を使用した製造例４Ａおよび４Ｂに比べて、カーボンナノチューブの収量および収率が顕著に上昇した。より具体的には、製造例４Ｃ〜４Ｆでは１５０ｍｇ以上の収量と２５質量％の収率とをともに実現することができた。触媒金属濃度が３０％以上（触媒金属質量／リアクター容積の値が０．０２５ｍｇ／ｍＬ以上）の触媒体を使用した製造例４Ｄ〜４Ｆによると、略２００ｍｇまたはそれ以上の収量および３０％以上の収率が得られた。触媒金属濃度が３５％〜４５％の範囲にある触媒体を用いた製造例４Ｅではさらに良好な結果が得られた。ショウノウ１００ｍｇ当たりのカーボンナノチューブ生成速度は、製造例４Ｄおよび４Ｆでは略２．５ｍｇ／分であり、製造例４Ｅでは２．７ｍｇ／分を超える生成速度が達成された。
【００６４】
＜実施例５：反応容器の容積に対するショウノウ使用量の検討＞
［製造例５Ａ〜５Ｆ］
ショウノウおよび触媒体の使用量をそれぞれ表７に示す値とし、その他の製造条件については製造例４Ｅと同様としてカーボンナノチューブを製造した。すなわち、これらの製造例５Ａ〜５Ｆではいずれも触媒体Ｃａｔ（５）（触媒金属濃度４０質量％）を使用した。製造例５Ｄは製造例４Ｅと実質的に同条件である。
これらの製造例５Ａ〜５Ｆにより得られたカーボンナノチューブの質量（収量）および収率を表７および図６に示す。図６中の「Cam.」はショウノウ（camphor）を表す略業であり、「Cat.」は触媒体（catalyst）を表す略号である。また、表７には、各製造例についての、リアクターの容積当たりのショウノウ質量および触媒金属質量を併せて示している。なお、これらの製造例ではいずれも実質的に多層カーボンナノチューブのみが生成し、また触媒金属はほとんど観察されなかった。
【００６５】
【表７】
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【００６６】
表７および図６に示されるように、本実施例の製造条件によると、リアクター容積当たりのショウノウ質量が１ｍｇ／ｍＬ以上であり、かつリアクター容積当たりの触媒金属質量が０．０２ｍｇ／ｍＬ以上である製造例５Ｃ〜５Ｆでは、カーボンナノチューブ収量１００ｍｇ以上かつ収率２５質量％という良好な製造効率が実現された。これらの製造例では、ショウノウ１００ｍｇ当たりのカーボンナノチューブ生成速度がいずれも２ｍｇ／分を上回っていた。
リアクター容積当たりのショウノウ質量が１．５ｍｇ／ｍＬ以上であり、かつリアクター容積当たりの触媒金属質量が０．０３ｍｇ／ｍＬ以上である製造例５Ｄ〜５Ｆではさらに良好な結果が得られた。すなわち、製造例５Ｄ〜５Ｆによると、カーボンナノチューブ収量２００ｍｇ以上かつ収率３０質量％という良好な製造効率が実現された。これらの製造例におけるショウノウ１００ｍｇ当たりのカーボンナノチューブ生成速度はいずれも２．７ｍｇ／分を超えるものであった。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】カーボンナノチューブ製造装置の概略構成を例示する模式図である。
【図２】ＣＶＤ温度とカーボンナノチューブ収量との関係を示すグラフである。
【図３】ＣＶＤ温度とカーボンナノチューブ収量との関係を示すグラフである。
【図４】ＣＶＤ温度とカーボンナノチューブ収量との関係を示すグラフである。
【図５】触媒金属濃度とカーボンナノチューブ収量との関係を示すグラフである。
【図６】ショウノウおよび触媒体の使用量とカーボンナノチューブ収量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６８】
１：カーボンナノチューブ製造装置
２：気化ゾーン
３：成長ゾーン
１０：リアクター（反応容器）
１２：炭素源（ショウノウ）
１４：触媒体
２０：温度調節手段
３０：ガス供給手段
４０：ガス排出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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