(57)【要約】セラミック粒子状支持基材の表面が繊維状炭素ナノ構造体で被覆された複合体粒子から、セラミック粒子状支持基材と、繊維状炭素ナノ構造体とを別々に回収する、より簡便な分離回収方法を提供する。本発明の分離回収方法は、複合体粒子を繊維状炭素ナノ構造体通路の入口付近まで移送し、移送された複合体粒子に対して、繊維状炭素ナノ構造体通路の入口に向かって流れる流体と、前記流体の流れる方向とは逆方向の成分を含む外力とを付与し、繊維状炭素ナノ構造体とセラミック粒子状支持基材とを分離する分離工程と、分離した繊維状炭素ナノ構造体を流体の流れにより繊維状炭素ナノ構造体通路の内部に移送して回収すると共に、分離したセラミック粒子状支持基材を繊維状炭素ナノ構造体通路から離れる方向に移送して回収する回収工程とを含み、分離工程において、繊維状炭素ナノ構造体に付与される外力よりもセラミック粒子状支持基材に付与される外力が大きい。
2019188979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粒子状支持基材の表面が繊維状炭素ナノ構造体で被覆された複合体粒子から、前記セラミック粒子状支持基材と前記被覆された繊維状炭素ナノ構造体とを分離して回収する分離回収方法であって、  前記複合体粒子を、前記繊維状炭素ナノ構造体を通過させて回収するための繊維状炭素ナノ構造体通路の入口付近まで移送し、前記移送された複合体粒子に対して、前記繊維状炭素ナノ構造体通路の入口に向かって流れる流体と、前記流体の流れる方向とは逆方向の成分を含む外力とを付与し、前記繊維状炭素ナノ構造体と前記セラミック粒子状支持基材とを分離する分離工程と、  前記分離した繊維状炭素ナノ構造体を前記流体の流れにより前記繊維状炭素ナノ構造体通路の内部に移送して回収すると共に、前記分離したセラミック粒子状支持基材を前記繊維状炭素ナノ構造体通路から離れる方向に移送して回収する回収工程と、を含み、  前記分離工程において、前記繊維状炭素ナノ構造体に付与される前記外力よりも前記セラミック粒子状支持基材に付与される前記外力が大きい、分離回収方法。
【請求項２】
前記流体が、空気および／または不活性ガスを含む、請求項１に記載の分離回収方法。
【請求項３】
前記外力が、重力、および／または、所定の回転軸を中心に前記複合体粒子を回転させることで発生する遠心力を含む、請求項１または２に記載の分離回収方法。
【請求項４】
前記流体の線流速ｖ（ｍ／ｓ）と前記セラミック粒子状支持基材の真密度р（ｇ／ｃｍ３）との比ｖ／рが１以上である、請求項１〜３のいずれかに記載の分離回収方法。
【請求項５】
前記セラミック粒子状支持基材の真密度と前記繊維状炭素ナノ構造体の真密度との比（セラミック粒子状支持基材の真密度／繊維状炭素ナノ構造体の真密度）が２以上である、請求項１〜４のいずれかに記載の分離回収方法。
【請求項６】
前記セラミック粒子状支持基材のかさ密度と前記繊維状炭素ナノ構造体のかさ密度との比（セラミック粒子状支持基材のかさ密度／繊維状炭素ナノ構造体のかさ密度）が１０以上である、請求項１〜５のいずれかに記載の分離回収方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、分離回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  カーボンナノチューブ（以下「ＣＮＴ」と称することがある。）などの繊維状炭素ナノ構造体は、機械的強度、摺動特性、柔軟性、半導体的および金属的導電性、熱伝導性などの種々の特性に優れ、かつ化学的安定性も高いため、幅広い用途への応用が進んでいる。  そこで、近年、このような優れた特性を有する繊維状炭素ナノ構造体を効率的に、かつ低コストで製造する方法が検討されている。【０００３】  例えば、特許文献１には、ＦｅおよびＡｌからなる触媒を担持させた支持基材表面に対し、アセチレン、二酸化炭素、および不活性ガスからなる原料ガスを所定の分圧にて流通させることにより、支持基材上にカーボンナノチューブを合成させる技術が開示されている。さらに、支持基材として粒子状のものを用いることも検討されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０５７２２９号
【特許文献２】国際公開第２０１７／１４５６０４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  ここで、合成したカーボンナノチューブを支持基材から剥離して回収する方法として、粒子状支持基材からカーボンナノチューブを剥離する前の複合体粒子から、粒子状支持基材とカーボンナノチューブとを分離して、別々に回収することができる、より簡便な分離回収方法が求められていた。【０００６】  本発明は、セラミック粒子状支持基材の表面が繊維状炭素ナノ構造体で被覆された複合体粒子から、セラミック粒子状支持基材と、被覆された繊維状炭素ナノ構造体とを、別々に、回収することができる、より簡便な分離回収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】  本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を行った。そして、本発明者は、外力と該外力の抗力としての流体の流れ（例えば、遠心力と該遠心力の抗力としての空気流とにより形成される空気渦）を利用すれば、セラミック粒子状支持基材の表面が繊維状炭素ナノ構造体で被覆された複合体粒子から、セラミック粒子状支持基材と、被覆された繊維状炭素ナノ構造体とを、別々に、回収することをより簡便に行うことができることを見出し、本発明を完成させた。【０００８】  即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の分離回収方法は、セラミック粒子状支持基材の表面が繊維状炭素ナノ構造体で被覆された複合体粒子から、前記セラミック粒子状支持基材と前記被覆された繊維状炭素ナノ構造体とを分離して回収する分離回収方法であって、前記複合体粒子を、前記繊維状炭素ナノ構造体を通過させて回収するための繊維状炭素ナノ構造体通路の入口付近まで移送し、前記移送された複合体粒子に対して、前記繊維状炭素ナノ構造体通路の入口に向かって流れる流体と、前記流体の流れる方向とは逆方向の成分を含む外力を付与し、前記繊維状炭素ナノ構造体と前記セラミック粒子状支持基材とを分離する分離工程と、前記分離した繊維状炭素ナノ構造体を前記流体の流れにより前記繊維状炭素ナノ構造体通路の内部に移送して回収すると共に、前記分離したセラミック粒子状支持基材を前記繊維状炭素ナノ構造体通路から離れる方向に移送して回収する回収工程と、を含み、前記分離工程において、前記繊維状炭素ナノ構造体に付与される前記外力よりも前記セラミック粒子状支持基材に付与される前記外力が大きいことを特徴とする。このように、外力と流体の流れとを利用すれば、セラミック粒子状支持基材の表面が繊維状炭素ナノ構造体で被覆された複合体粒子から、セラミック粒子状支持基材と、被覆された繊維状炭素ナノ構造体とを、別々に、回収することをより簡便に行うことができる。【０００９】  ここで、本発明の分離回収方法では、前記流体が、空気および／または不活性ガスを含むことが好ましい。流体が空気および／または不活性ガスを含めば、流体と複合体粒子が反応することを防止することができる。【００１０】  また、本発明の分離回収方法では、前記外力が、重力、および／または、所定の回転軸を中心に前記複合体粒子を回転させることで発生する遠心力を含むことが好ましい。外力が、重力、および／または、所定の回転軸を中心に複合体粒子を回転させることで発生する遠心力を含めば、セラミック粒子状支持基材の表面が繊維状炭素ナノ構造体で被覆された複合体粒子から、セラミック粒子状支持基材と、被覆された繊維状炭素ナノ構造体とを、別々に、回収することをより確実に行うことができる。【００１１】  ここで、本発明の分離回収方法では、前記流体の線流速ｖ（ｍ／ｓ）と前記セラミック粒子状支持基材の真密度р（ｇ／ｃｍ３）との比ｖ／рが１以上であることが好ましい。  流体の線流速ｖ（ｍ／ｓ）とセラミック粒子状支持基材の真密度р（ｇ／ｃｍ３）との比ｖ／рが１以上であれば、繊維状炭素ナノ構造体の回収率を向上させることができる。  なお、本明細書において、「真密度」は、「測定��象自体の体積から算出した密度」を意味する。また、「真密度」は、実施例に記載の方法により測定することができる。【００１２】  また、本発明の分離回収方法では、前記セラミック粒子状支持基材の真密度と前記繊維状炭素ナノ構造体の真密度との比（セラミック粒子状支持基材の真密度／繊維状炭素ナノ構造体の真密度）が２以上であることが好ましい。セラミック粒子状支持基材の真密度と繊維状炭素ナノ構造体の真密度との比が２以上であれば、繊維状炭素ナノ構造体がセラミック粒子状支持基材回収部に混入する量を低減し、繊維状炭素ナノ構造体の回収率を向上させることができる。【００１３】  ここで、本発明の分離回収方法では、前記セラミック粒子状支持基材のかさ密度と前記繊維状炭素ナノ構造体のかさ密度との比（セラミック粒子状支持基材のかさ密度／繊維状炭素ナノ構造体のかさ密度）が１０以上であることが好ましい。セラミック粒子状支持基材のかさ密度と繊維状炭素ナノ構造体のかさ密度との比が１０以上であれば、繊維状炭素ナノ構造体回収部にセラミック粒子状支持基材が混入することを防ぐことができる。  なお、本明細書において、「かさ密度」は、「測定対象を所定の容器に充填し、その容器の内容積を体積として算出した密度」を意味し、容器の内容積を体積には、測定対象自体の体積のみならず、測定対象間および容器の間隙の体積を含まれる。また、「かさ密度」は、実施例に記載の方法により測定することができる。
【発明の効果】
【００１４】  本発明によれば、セラミック粒子状支持基材の表面が繊維状炭素ナノ構造体で被覆された複合体粒子から、セラミック粒子状支持基材と、被覆された繊維状炭素ナノ構造体とを、別々に、回収することができる、より簡便な分離回収方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に従う分離回収方法の処理対象としての複合体粒子の断面図である。
【図２Ａ】本発明に従う分離回収方法の一例を説明するための図である（その１）。
【図２Ｂ】回転スリットの一例による作用を示す図である。
【図３Ａ】本発明に従う分離回収方法の一例を説明するための図である（その２）。
【図３Ｂ】回転ロータを構成する回転スリット体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】  以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。  ここで、本発明の分離回収方法は、セラミック粒子状支持基材の表面が繊維状炭素ナノ構造体で被覆された複合体粒子から、セラミック粒子状支持基材と被覆された繊維状炭素ナノ構造体とを分離して、別々に回収する際に用いることができる。
【００１７】（分離回収方法）  本発明の分離回収方法は、セラミック粒子状支持基材の表面が繊維状炭素ナノ構造体で被覆された複合体粒子から、セラミック粒子状支持基材と被覆された繊維状炭素ナノ構造体とを分離して回収する方法である。そして、本発明の分離回収方法は、複合体粒子を、繊維状炭素ナノ構造体を通過させて回収するための繊維状炭素ナノ構造体通路の入口付近まで移送し、移送された複合体粒子に対して、繊維状炭素ナノ構造体通路の入口に向かって流れる流体と、流体の流れる方向とは逆方向の成分を含む外力とを付与し、繊維状炭素ナノ構造体とセラミック粒子状支持基材とを分離する工程（分離工程）と、分離した繊維状炭素ナノ構造体を流体の流れにより繊維状炭素ナノ構造体通路の内部に移送して回収すると共に、分離したセラミック粒子状支持基材を繊維状炭素ナノ構造体通路から離れる方向に移送して回収する工程（回収工程）と、を含み、任意に、その他の工程を更に含む。
【００１８】＜複合体粒子＞  本発明の分離回収方法が実施される複合体粒子は、セラミック粒子状支持基材と、当該セラミック粒子状支持基材の表面に被覆された繊維状炭素ナノ構造体とを有する。  図１において、複合体粒子１は、セラミック粒子状支持基材２と、セラミック粒子状支持基材２の表面に被覆された繊維状炭素ナノ構造体３とを有する。
【００１９】  複合体粒子のかさ密度としては、特に制限されることはないが、１ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。
【００２０】〔セラミック粒子状支持基材〕  セラミック粒子状支持基材は、任意のセラミック材質からなる粒子形状を有し、当該基材表面に後述する繊維状炭素ナノ構造体を被覆するための母体構造を成す部分である。このように、セラミック粒子状支持基材を用いれば、セラミック粒子状支持基材を用いて製造される複合体粒子も粒子状となる。  なお、「粒子状」とは、略粒子形状を形成していればよく、アスペクト比が１０以下であることが好ましい。  なお、本発明において、「セラミック粒子状支持基材のアスペクト比」は、透過型電子顕微鏡を用いて無作為に選択したセラミック粒子状支持基材１００個の短径および長径を測定して求めることができる。  また、セラミック粒子状支持基材の構造としては、当該セラミック粒子状支持基材のみでもよく、当該セラミック粒子状支持基材の表面上に繊維状炭素ナノ構造体を良好に被覆するための任意の下地層を設けた下地層付きセラミック粒子状支持基材でもよい。前記下地層は、任意の材質からなり、例えば、セラミック粒子状支持基材の表面に１層、または２層以上形成されることができる。  なお、下地層の組成は、特に制限されることなく、セラミック粒子状支持基材の種類、および後述する繊維状炭素ナノ構造体の種類によって適宜選択することができる。また、形成する下地層の膜厚も、所望の繊維状炭素ナノ構造体の被覆量によって適宜調節することができる。
【００２１】  セラミック粒子状支持基材のセラミック材質としては、特に制限されることはないが、金属酸化物を含むことが好ましく、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、およびモリブデン（Ｍｏ）からなる群から選択される少なくとも１種の元素を含有する金属酸化物を含むことがより好ましく、二酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化アルミニウム（アルミナ）、ムライト（酸化アルミニウムと二酸化ケイ素の化合物）等の金属酸化物により構成されていることがさらに好ましい。セラミック粒子状支持基材が金属酸化物により構成されていることで、耐熱性を向上させることができる。また、酸化アルミニウムまたはムライトを金属酸化物として使用することで、耐熱性をより向上させることができる。
【００２２】  セラミック粒子状支持基材の直径としては、特に制限されることはないが、５０μｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２３】  セラミック粒子状支持基材のかさ密度としては、特に制限されることはないが、２ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましく、また、４ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。
【００２４】〔繊維状炭素ナノ構造体〕  繊維状炭素ナノ構造体としては、特に制限されることなく、例えば、アスペクト比が１０を超える繊維状炭素ナノ構造体が挙げられる。具体的には、繊維状炭素ナノ構造体としては、ＣＮＴ、気相成長炭素繊維などが挙げられる。  なお、本発明において、「繊維状炭素ナノ構造体のアスペクト比」は、透過型電子顕微鏡を用いて無作為に選択した繊維状炭素ナノ構造体１００本の直径（外径）および長さを測定して求めることができる。  以下、本発明の製造方法で得られる繊維状炭素ナノ構造体がＣＮＴを含む場合について説明するが、本発明がこれに限定されるものではない。
【００２５】  複合体粒子における繊維状炭素ナノ構造体が形成する層の厚みとしては、特に制限されることはないが、０．０５ｍｍ以上であることが好ましく、また、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２６】  繊維状炭素ナノ構造体のかさ密度としては、特に制限されることはないが、０．０１ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましく、また、０．０３ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。
【００２７】−カーボンナノチューブ−  カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は、グラフェンシートを筒状に巻いた構造を有し、アスペクト比の非常に大きい一次元構造を有する材料である（非特許文献１を参照）。ここで、ＣＮＴを含む繊維状炭素ナノ構造体は、ＣＮＴのみから構成されていてもよいし、ＣＮＴと、ＣＮＴ以外の繊維状炭素ナノ構造体との混合物であってもよい。
【００２８】  また、ＣＮＴとしては、特に限定されることなく、単層カーボンナノチューブおよび／または多層カーボンナノチューブとすることができるが、種々の機械的強度、電気的特性、熱伝導性などの特性を高める観点からは、ＣＮＴは、１０層以下の層で構成されていることが好ましく、５層以下の層で構成されていることがより好ましく、単層カーボンナノチューブであることが更に好ましい。単層カーボンナノチューブ／多層カーボンナノチューブは、例えば、触媒の大きさ、触媒の組成、反応時間、原料ガス供給流量などの種々の反応条件を変更することにより、適宜調節することができる。
【００２９】−性状−  また、ＣＮＴを含む繊維状炭素ナノ構造体の平均直径は、種々の用途により所望の値とすることができる。一般的には、ＣＮＴの平均直径が微細であるほど種々の特性は向上する。  なお、ＣＮＴを含む繊維状炭素ナノ構造体の「平均直径」は、例えば、透過型電子顕微鏡を用いて無作為に選択した繊維状炭素ナノ構造体１００本の直径（外径）を測定して求めることができる。
【００３０】  また、ＣＮＴを含む繊維状炭素ナノ構造体の平均長さは、種々の用途により所望の値とすることができるが、合成時における平均長さが１μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましい。合成時のＣＮＴを含む繊維状炭素ナノ構造体の平均長さが１μｍ以上であれば、得られる繊維状炭素ナノ構造体に、種々の機械的強度、電気的特性、熱伝導性などの特性をより良好に発揮させることができるからである。また、合成時のＣＮＴを含む繊維状炭素ナノ構造体の長さが長いほど、繊維状炭素ナノ構造体に破断や切断などの損傷が発生し易いので、合成時のＣＮＴを含む繊維状炭素ナノ構造体の平均長さは５０００μｍ以下とすることが好ましい。  なお、ＣＮＴを含む繊維状炭素ナノ構造体の「平均長さ」は、例えば、合成反応時間を変更することにより、適宜調節することができる。
【００３１】  本発明の分離回収方法では、例えば、セラミック粒子状支持基材の表面上に繊維状炭素ナノ構造体を生成させ、生成した繊維状炭素ナノ構造体を化学気相法によって成長させることにより得られた複合体粒子が供される。
【００３２】  セラミック粒子状支持基材の真密度と繊維状炭素ナノ構造体の真密度との比（セラミック粒子状支持基材の真密度／繊維状炭素ナノ構造体の真密度）としては、特に制限されることはないが、繊維状ナノ構造体の回収率向上の観点から、２以上であることが好ましい。
【００３３】  セラミック粒子状支持基材のかさ密度と繊維状炭素ナノ構造体のかさ密度との比（セラミック粒子状支持基材のかさ密度／繊維状炭素ナノ構造体のかさ密度）としては、特に制限されることはないが、繊維状炭素ナノ構造体回収部にセラミック粒子状支持基材が混入することを防ぐ観点から、１０以上であることが好ましい。
【００３４】＜分離工程＞  本発明の分離回収方法では、複合体粒子を、繊維状炭素ナノ構造体を通過させて回収するための繊維状炭素ナノ構造体通路の入口付近まで移送し、移送された複合体粒子に対して、繊維状炭素ナノ構造体通路の入口に向かって流れる流体と、流体の流れる方向とは逆方向の成分を含む外力を付与することにより、繊維状炭素ナノ構造体とセラミック粒子状支持基材とを分離することができる。  ここで、外力の種類としては、特に制限はなく、例えば、重力、所定の回転軸を中心に前記複合体粒子を回転させることで発生する遠心力、などが好適に挙げられる。  また、流体の種類としては、特に制限はなく、例えば、空気、不活性ガス、などが好適に挙げられる。  さらに、外力は、流体の流れる方向と逆方向の成分を含めばよいが、流体の流れる方向と逆方向であることが好ましい。
【００３５】〔移送〕  本発明の分離回収方法では、まず、複合体粒子を繊維状炭素ナノ構造体通路の入口付近まで移送する。  移送方法としては、繊維状炭素ナノ構造体通路の入口付近まで移送可能な方法である限り、特に制限はなく、例えば、空気（エアー）による移送、重力による移送、などが挙げられる。
【００３６】−繊維状炭素ナノ構造体通路−  繊維状炭素ナノ構造体通路としては、繊維状炭素ナノ構造体が通過可能な空間である限り、特に制限はなく、例えば、後述する図２Ａにおける空洞部３２，６２、後述する図３Ａにおける回転ロータ１３０、などが挙げられる。  繊維状炭素ナノ構造体通路の入口としては、繊維状炭素ナノ構造体通路に通ずる間隙（スリット）である限り、特に制限はなく、例えば、後述する図２Ａにおける隙間３８、後述する図３Ａにおける回転ロータ１３０に設けられた粉体導入口１３０ａ、などが挙げられる。
【００３７】〔分離〕  分離工程において、繊維状炭素ナノ構造体に付与される外力よりもセラミック粒子状支持基材に付与される外力が大きい。このバランスよって、複合体粒子をセラミック粒子状支持基材（外力により移動させる）と繊維状炭素ナノ構造体（流体の流れにより移動させる）とに分離させる。  ここで、外力が所定の回転軸を中心に複合体粒子を回転させることで発生する遠心力である場合、密度が大きいセラミック粒子状支持基材は遠心力の力をより受け、一方、密度が小さい繊維状炭素ナノ構造体は抗力をより受ける。このバランスよって、セラミック粒子状支持基材と繊維状炭素ナノ構造体との大きさ（体積）や質量の違いから、複合体粒子をセラミック粒子状支持基材（遠心力により移動させる）と繊維状炭素ナノ構造体（空気流により移動させる）とに分離させる。
【００３８】−流体の流れ−  流体の流れは、繊維状炭素ナノ構造体通路の入口に向かって流れる流体の流れである限り、特に制限はない。流体の流れは、例えば、図２Ａの説明で示すように、分離回収装置１００の内部に負圧が形成されて、空気導入口１４から流入された空気が、補助羽根４によって回転方向の流れに変換され、旋回した状態、つまり分級ロータ３０とほぼ同一の周速の気流となって円環路６から分級室４６に入る。
【００３９】  流体の線流速ｖ（ｍ／ｓ）とセラミック粒子状支持基材の真密度р（ｇ／ｃｍ３）との比ｖ／рとしては、特に制限されることはないが、１以上であることが好ましく、１．３以上であることがより好ましく、１．５以上であることがさらに好ましく、１．７以上であることが特に好ましい。比ｖ／рが１以上であることにより、繊維状炭素ナノ構造体の回収率を向上させることができる。
【００４０】−遠心力−  外力としての遠心力は、所定の回転手段（例えば、分級ロータ３０（図２Ａ）、バランスロータ６０（図２Ａ）、回転ロータ１３０（図３Ａ））による回転により発生するもので、回転軸と離れる方向（遠心方向）に作用する。
【００４１】＜回収工程＞  本発明の分離回収方法では、分離した繊維状炭素ナノ構造体を流体の流れにより繊維状炭素ナノ構造体通路の内部に移送して回収すると共に、分離したセラミック粒子状支持基材を繊維状炭素ナノ構造体通路から離れる方向に移送して回収することにより、複合体粒子から、セラミック粒子状支持基材と、被覆された繊維状炭素ナノ構造体とを、別々に、回収することをより簡便に行うことができる。  ここで、外力が所定の回転軸を中心に複合体粒子を回転させることで発生する遠心力である場合、繊維状炭素ナノ構造体を回収する回収方向は、分離回収のし易さの観点から、回転手段の回転軸方向であることが好ましい。
【００４２】＜その他の工程＞  なお、回収されたセラミック粒子状支持基材の中に少量の繊維状炭素ナノ構造体が混入している場合は、分離することは困難であるが、回収された繊維状炭素ナノ構造体の中に少量のセラミック粒子状支持基材が混入している場合は、所定の篩を用いて分級する（その他の工程としての分級工程を行う）ことで、分離することが可能である。
【００４３】  以下に、上述した方法を用いて、複合体粒子から、セラミック粒子状支持基材と、被覆された繊維状炭素ナノ構造体とを、別々に回収する手順の具体例（強制渦式分級方式）を示す。なお、本発明は、以下の具体例に限定されるものではなく、旋回気流式、ふるい分け自由渦式、なども含む。
【００４４】  図２Ａは、本発明に従う分離回収方法の一例を説明するための図である（その１）。  図２Ａにおいて、分離回収装置１００は、ケーシング１０と、ケーシング１０内の回転軸１６に回転自在に設けられた分級ロータ３０等から構成されている。ケーシング１０は、上面中心部に原料投入口１２を有し、外周に円環路６、周側面に空気導入口１４、及び粗粉取出口（セラミック粒子状支持基材回収部）２０が設けられている。ケーシング１０と分級ロータ３０の上板４０との間には通路５２が形成してあり、原料投入口１２に連通している。また、下部外方には、渦巻きケーシング（繊維状炭素ナノ構造体回収部）１８が設けてあり、この渦巻きケーシング１８には、図示しないサイクロン、バックフィルタ等の捕集装置（不図示）が連結されている。
【００４５】  分級ロータ３０は、円盤状で、円周部から軸心部下方に連通する空洞部３２（繊維状炭素ナノ構造体通路）を有し、ケーシング１０の縦方向の軸心部に軸受１５により垂直に取り付けられた回転軸１６の上端に固着されている。空洞部３２の内部には、外方分級羽根３６と内方分級羽根３４とが内外二段となるように、円周方向に等間隔に放射状に配列してある。
【００４６】  これら外方分級羽根３６と内方分級羽根３４との間には、所望の間隔の隙間３８が形成してある。分級ロータ３０の上板４０には、粉体分散羽根４２が軸心部から外周方向に放射状に設けてあり、また隙間３８に一致させて空洞部３２内と連通するリング状の粉体導入口４４が形成してある。このように、外方分級羽根３６と内方分級羽根３４等によって、分級室４６が分級ロータ３０の内部外周に構成されている。
【００４７】  さらに、分級ロータ３０の下面には、外方分級羽根３６や内方分級羽根３４とほぼ同じ円周上に補助羽根４が設けられている。補助羽根４は、円周方向に等間隔に、放射状に設けられている。補助羽根４は、分級ロータ３０が回転したとき回転方向の空気流を形成し、旋回した状態で間隔３８（繊維状炭素ナノ構造体通路の入口）へ空気を導入するようにしている。
【００４８】  分級ロータ３０の下部には、分級ロータ３０とほぼ同様の形状のバランスロータ６０が取り付けられている。バランスロータ６０は、円盤状で、円周部から軸心部に連通する空洞部６２（繊維状炭素ナノ構造体通路）を有し、分級ロータ３０と上下対称の配置状態となり、かつ空洞部６２が分級ロータ３０の空洞部３２と連通して、回転軸１６に一体に固着してある。また、バランスロータ６０の空洞部６２内の開口周縁部には多数の羽根６４が放射状に設けてある。
【００４９】  以下、分離回収方法の一例を詳細に説明する。  まず、分級ロータ３０およびバランスロータ６０を所望の速度で回転させ、バランスロータ６０の吸引作用および外部に連結されたブロワー（不図示）で分離回収装置１００の内部に負圧を形成する。空気導入口１４から流入された空気は、補助羽根４によって回転方向の流れに変換され、旋回した状態、つまり分級ロータ３０とほぼ同一の周速の気流となって円環路６から分級室４６に入る。分級室４６では、内方分級羽根３４、外方分級羽根３６に沿って半径方向に空気が流れ、空洞部３２を通ってバランスロータ６０の空洞部６２を通過した空気は、渦巻きケーシング１８を介してサイクロンのブロワー（不図示）に吸引される。  この状態で、原料である複合体粒子を原料投入口１２から投入すると、投入された複合体粒子は、分級ロータ３０およびバランスロータ６０の回転による遠心力で、通路５２を通じて、間隔３８（粉体導入口４４、分級室４６）付近に移動する。ここで、間隔３８付近に移動した複合体粒子は、分級ロータ３０およびバランスロータ６０の回転による遠心力と、該遠心力の逆方向に作用する抗力としての矢印方向の空気流とによって、セラミック粒子状支持基材から繊維状炭素ナノ構造体が剥離する。ここで、比重（真密度）が大きいセラミック粒子状支持基材は、遠心力によって、回転軸１６から離れる遠心方向（分離回収装置１００の外側）に飛ばされて、粗粉取出口２０を通じて、粗粉として回収される。一方、比重（真密度）が小さい繊維状炭素ナノ構造体は、空気流に沿って分級羽根３４，３６を通過し、空洞部３２，６２を通じて、微粉として渦巻きケーシング１８に回収される。
【００５０】  また、図２Ｂは、回転スリットの一例による作用を示す図である。  図２Ｂにおける回転スリット７０は、図２Ａにおける上板４０と、内方分級羽根３４と、外方分級羽根３６と、隙間３８と、空洞部３２，６２とによって構成される。  まず、回転スリット７０の上方から原料として投入された複合体粒子が、遠心力により回転スリット７０の側面（図２Ａの「隙間３８付近」に相当）に移動する。次に、回転スリット７０の側面における遠心力と抗力（空気流）とにより発生する空気渦で、複合体粒子が、セラミック粒子状支持基材と繊維状炭素ナノ構造体とに分離する（セラミック粒子状支持基材から繊維状炭素ナノ構造体が剥離する）。さらに、繊維状炭素ナノ構造体は、抗力（空気流）に沿って回転スリット７０の側面に形成されたスリットを通過し、回転スリット７０の内部（図２Ａの「空洞部３２，６２」に相当）を通って微粉として回収される。
【００５１】  図３Ａは、本発明に従う分離回収方法の一例を説明するための図である（その２）。  図３Ａにおいて、分離回収装置２００は、装置側部に設けられた原料投入口１１０と、装置下方側部に設けられた空気導入口１２０、１２１と、装置内部上方に設けられ、「繊維状炭素ナノ構造体通路」および「複合体粒子を回転軸を中心に回転させる回転手段」として機能する回転ロータ１３０と、装置下部に設けられた粗粉取出口１３５とを備える。  回転ロータ１３０は、回転スリット体１４０（図３Ｂ参照）を備えている。回転スリット体１４０の側面には、繊維状炭素ナノ構造体が内部に導入されるための粉体導入口１３０ａが形成されている。また、回転ロータ１３０には、回転ロータ１３０を構成する回転スリット体１４０の内部を通過した繊維状炭素ナノ構造体を回収するための回転ロータ側部１３０ｂが設けられている。
【００５２】  以下、分離回収方法の一例を詳細に説明する。  まず、原料としての複合体粒子を原料投入口１１０から投入すると、複合体粒子は、重力によって鉛直下方向に落下するが、この落下の際、空気導入口１２０からの一次エアもしくは空気導入口１２１からの二次エアによって、上方に巻き上げられて、回転ロータ１３０に設けられた粉体導入口１３０ａ（繊維状炭素ナノ構造体通路の入口）付近に移動する。さらに、回転ロータ１３０の中に一次エアおよび二次エアが流れて、空気流が形成される。ここで、回転ロータ１３０の回転による遠心力と該遠心力の逆方向に作用する抗力としての上述の空気流によって、複合体粒子におけるセラミック粒子状支持基材から繊維状炭素ナノ構造体が剥離する。ここで、比重（真密度）が大きいセラミック粒子状支持基材は、遠心力によって、回転ロータ１３０の回転軸から離れる遠心方向（図３Ａの下側方向）に飛ばされて、粗粉取出口１３５を通じて、粗粉として回収される。なおここで、セラミック粒子状支持基材は、比重（真密度）が大きいため、一次エアもしくは二次エアによって巻き上げられない。一方、比重（真密度）が小さい繊維状炭素ナノ構造体は、空気流に沿って回転ロータ１３０内部を通過し、回転ロータ側部１３０ｂを通って、微粉として回収される。
【００５３】  また、図３Ｂは、回転ロータを構成する回転スリット体を示す図である。  図３Ｂにおける回転スリット体１４０は、図３Ａにおける回転ロータ１３０を構成する部材である。  まず、移送された複合体粒子が回転スリット体１４０の側面付近に移動する。次に、回転スリット体１４０の側面付近において、遠心力と抗力とにより発生する空気渦が発生し、この空気渦により、複合体粒子が、セラミック粒子状支持基材と繊維状炭素ナノ構造体とに分離する（セラミック粒子状支持基材から繊維状炭素ナノ構造体が剥離する）。さらに、繊維状炭素ナノ構造体は、空気流に沿って回転スリット体１４０の側面に形成されたスリットとしての粉体導入口１３０ａ（図３Ａ）を通過し、回転スリット体１４０の内部を通って、回転スリット１４０体の側部である回転ロータ側部１３０ｂ（図３Ａ）から抜けて、微粉として回収される。
【実施例】
【００５４】  以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。【００５５】（実施例１）＜複合体粒子の作製＞  Ｆｅ触媒を被覆したジルコニア粒子基材に対して、高温下で水素による還元工程後、高温下で炭素ガスおよび数百質量ｐｐｍの微量の水分にさらした。  このようにして、直径０．３ｍｍのジルコニア（二酸化ジルコニウム）（真密度：６．０ｇ／ｃｍ３、かさ密度：３．９ｇ／ｃｍ３）からなるセラミック粒子状支持基材に、繊維状炭素ナノ構造体としてのＣＮＴ（真密度：１．３ｇ／ｃｍ３、かさ密度：０．２ｇ／ｃｍ３）からなる０．２３ｍｍの厚みのＣＮＴ層が被覆された複合体粒子１（真密度：５．９ｇ／ｃｍ３、かさ密度：０．５１ｇ／ｃｍ３）を得た。  なお、セラミック粒子状支持基材、繊維状炭素ナノ構造体および複合体粒子の真密度およびかさ密度は以下のように測定した。【００５６】＜＜真密度の測定＞＞  乾式自動密度計（アキュピック：島津製作所製）を用いて測定した。【００５７】＜＜かさ密度の測定＞＞  粉体減少度測定器（密充填カサ密度測定器）ＴＰＭ−３Ｐ形（筒丼理化学器械株式会社製）を用いて測定を行った。（約６０ｍＬ程度を測定容器に入れ、重量を測定した。その後タッピングを２００回繰り返した後の容量を測定し、かさ密度を測定した。【００５８】＜分離回収＞  図２Ａに記載の分離回収装置を用いて、分離回収を行った。なお、複合体粒子１を回転軸に沿って回転させる分級ロータ３０およびバランスロータ６０の回転数は、３０００ｒｐｍであり、隙間３８の幅は、１０ｍｍであった。  空気流の線流速ｖは１２．３６ｍ／ｓであり、空気流の線流速ｖ（ｍ／ｓ）とセラミック粒子状支持基材の真密度р（ｇ／ｃｍ３）との比ｖ／рは２．０６であり、ＣＮＴの回収率は９５．９質量％であった。  なお、空気流の線流速ｖ（ｍ／ｓ）は以下のように測定し、ＣＮＴの回収率（質量％）は、以下のように測定および算出した。【００５９】＜＜空気流の線流速ｖの測定＞＞  空洞部６２または回転ロータ（分級ロータ３０およびバランスロータ６０）側部を通過する空気量Ａ（ｍ３／ｓ）を測定し、回転ロータの開口面積ＢからＡ／Ｂ（ｍ２）より算出した。【００６０】＜＜ＣＮＴの回収率の測定および算出＞＞  複合体合成後に増加したＣＮＴ量Ａと微粉側に回収したＣＮＴ量Ｂから、Ｂ／Ａ×１００（％）によりＣＮＴ回収率を測定した。【００６１】（実施例２）  実施例１において、分離回収における空気流の線流速ｖを、１２．３６ｍ／ｓとする代わりに、１０．６２ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に、「複合体粒子の作製」および「分離回収」を行った。  空気流の線流速ｖ（ｍ／ｓ）とセラミック粒子状支持基材の真密度р（ｇ／ｃｍ３）との比ｖ／рは１．７７であり、ＣＮＴの回収率は８９．１質量％であった。【００６２】（実施例３）  実施例１において、分離回収における空気流の線流速ｖを、１２．３６ｍ／ｓとする代わりに、８．８２ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に、「複合体粒子の作製」および「分離回収」を行った。  空気流の線流速ｖ（ｍ／ｓ）とセラミック粒子状支持基材の真密度р（ｇ／ｃｍ３）との比ｖ／рは１．４７であり、ＣＮＴの回収���は８８．２質量％であった。【００６３】（実施例４）  実施例１において、図２Ａに記載の分離回収装置を用いて分離回収する代わりに、下記のように「分離回収」を行ったこと以外は、実施例１と同様に、「複合体粒子の作製」を行った。＜分離回収＞  図３Ａに記載の分離回収装置を用いて、分離回収を行った。なお、複合体粒子１を回転軸に沿って回転させる回転ロータ１３０の回転数は１８０００ｒｐｍであり、回転ロータ１３０の側面に設けられた粉体導入口１３０ａとしての各スリットの幅（円周方向の幅）は２０ｍｍであり、回転ロータ１３０の側面の粉体導入口１３０ａによる開孔率は７５％であり、回転ロータ１３０の円筒形状における底面の直径は５０ｍｍであった。  空気流の線流速ｖは１１．７０ｍ／ｓであり、空気流の線流速ｖ（ｍ／ｓ）とセラミック粒子状支持基材の真密度р（ｇ／ｃｍ３）との比ｖ／рは１．９５であり、ＣＮＴの回収率は９７．５質量％であった。  なお、空気流の線流速ｖ（ｍ／ｓ）は以下のように測定し、ＣＮＴの回収率（質量％）は以下のように測定および算出した。  空気流の線流速ｖ（ｍ／ｓ）とセラミック粒子状支持基材の真密度р（ｇ／ｃｍ３）との比ｖ／рは１．９５であり、ＣＮＴの回収率は９７．５質量％であった。【００６４】（実施例５）  実施例４において、分離回収における空気流の線流速ｖを、１１．７０ｍ／ｓとする代わりに、１０．６２ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例４と同様に、「複合体粒子の作製」および「分離回収」を行った。  空気流の線流速ｖ（ｍ／ｓ）とセラミック粒子状支持基材の真密度р（ｇ／ｃｍ３）との比ｖ／рは１．７７であり、ＣＮＴの回収率は９９．４質量％であった。【００６５】（実施例６）  実施例４において、分離回収における空気流の線流速ｖを、１１．７０ｍ／ｓとする代わりに、７．６８ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例４と同様に、「複合体粒子の作製」および「分離回収」を行った。  空気流の線流速ｖ（ｍ／ｓ）とセラミック粒子状支持基材の真密度р（ｇ／ｃｍ３）との比ｖ／рは１．２８であり、ＣＮＴの回収率は６２．３質量％であった。【００６６】（実施例７）  実施例４において、分離回収における空気流の線流速ｖを、１１．７０ｍ／ｓとする代わりに、５．２８ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例４と同様に、「複合体粒子の作製」および「分離回収」を行った。  空気流の線流速ｖ（ｍ／ｓ）とセラミック粒子状支持基材の真密度р（ｇ／ｃｍ３）との比ｖ／рは０．８８であり、ＣＮＴの回収率は２０．０質量％であった。【００６７】（実施例８）＜複合体粒子の作製＞  Ｆｅ触媒を被覆したアルミナ粒子基材に対して高温下で水素による還元工程後、高温下で炭素ガスおよび数百質量ｐｐｍの微量の水分にさらした。  このようにして、直径０．３ｍｍのアルミナ（酸化アルミニウム）（真密度：３．９ｇ／ｃｍ３、かさ密度：２．４ｇ／ｃｍ３）からなるセラミック粒子状支持基材に、繊維状炭素ナノ構造体としてのＣＮＴ（真密度：１．３ｇ／ｃｍ３、かさ密度：０．０１８ｇ／ｃｍ３）からなる０．２ｍｍの厚みのＣＮＴ層が被覆された複合体粒子２（真密度：３．８ｇ／ｃｍ３、かさ密度：０．４７ｇ／ｃｍ３）を得た。【００６８】＜分離回収＞  図３Ａに記載の分離���収装置を用いて、分離回収を行った。なお、複合体粒子２を回転軸に沿って回転させる回転ロータ１３０の回転数は１８０００ｒｐｍであり、回転ロータ１３０の側面に設けられた粉体導入口１３０ａとしての各スリットの幅（円周方向の幅）は２０ｍｍであり、回転ロータ１３０の側面の粉体導入口１３０ａによる開孔率は７５％であり、回転ロータ１３０の円筒形状における底面の直径は５０ｍｍであった。  空気流の線流速ｖは７．６８ｍ／ｓであり、空気流の線流速ｖ（ｍ／ｓ）とセラミック粒子状支持基材の真密度р（ｇ／ｃｍ３）との比ｖ／рは１．９７であり、ＣＮＴの回収率は８７．３質量％であった。  なお、空気流の線流速ｖ（ｍ／ｓ）は実施例１と同様に測定し、ＣＮＴの回収率（質量％）は実施例１と同様に測定および算出した。【００６９】（実施例９）  実施例８おいて、分離回収における空気流の線流速ｖを、７．６８ｍ／ｓとする代わりに、５．３０ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例８と同様に、「複合体粒子の作製」および「分離回収」を行った。  空気流の線流速ｖ（ｍ／ｓ）とセラミック粒子状支持基材の真密度р（ｇ／ｃｍ３）との比ｖ／рは１．３６であり、ＣＮＴの回収率は４３．８質量％であった。【００７０】  実施例１〜９では、複合体粒子を、ＣＮＴを通過させて回収するための繊維状炭素ナノ構造体通路（空洞部３２，６２（図２Ａ）、回転ロータ１３０（図３Ａ））の入口（隙間３８（図２Ａ）、粉体導入口１３０ａ（図３Ａ））付近まで移送し、この移送された複合体粒子に対して、繊維状炭素ナノ構造体通路の入口に向かって流れる流体の流れ（空気流）と、流体の流れる方向とは逆方向の成分を含む外力（回転軸（回転軸１６（図２Ａ））を中心に複合体粒子を回転させることで発生する遠心力）とを付与し、繊維状炭素ナノ構造体とセラミック粒子状支持基材とを分離し（ＣＮＴをセラミック粒子状支持基材の表面から剥離し）、分離した繊維状炭素ナノ構造体（ＣＮＴ）を流体の流れ（空気流）により繊維状炭素ナノ構造体通路（空洞部３２，６２（図２Ａ）、回転ロータ１３０（図３Ａ））の内部に移送して回収すると共に、分離したセラミック粒子状支持基材を繊維状炭素ナノ構造体通路から離れる方向（遠心力により回転軸（回転軸１６（図２Ａ））から離れる方向（遠心方向））に移送して回収したので、セラミック粒子状支持基材の表面がＣＮＴで被覆された複合体粒子から、セラミック粒子状支持基材と、被覆されたＣＮＴとを、別々に、回収することをより簡便に行うことができた。
【産業上の利用可能性】
【００７１】  本発明によれば、セラミック粒子状支持基材の表面がカーボンナノチューブで被覆された複合体粒子から、セラミック粒子状支持基材と、被覆されたカーボンナノチューブとを、別々に、回収することができる、より簡便な分離回収方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００７２】１        複合体粒子２        セラミック粒子状支持基材３        繊維状炭素ナノ構造体４        補助羽根６        円環路１０      ケーシング１２      原料投入口１４      空気導入口１５      軸受１６      回転軸１８      渦巻きケーシング（繊維状炭素ナノ構造体回収部）２０      粗粉取出口（セラミック粒子状支持基材回収部）３０      分級ロータ３２      空洞部３４      内方分級羽根３６      外方分級羽根３８      隙間４０      上板４２      粉体分散羽根４４      粉体導入口４６      分級室５２      通路６０      バランスロータ６２      空洞部６４      羽根７０    回転スリット１００    分離回収装置１１０    原料投入口１２０    空気導入口１２１    空気導入口１３０    回転ロータ１３０ａ  粉体導入口１３０ｂ  回転ロータ側部１３５    粗粉取出口１４０    回転スリット体２００    分離回収装置Ａ        原料Ｂ        粗粉Ｃ        微粉Ｄ        空気流Ｅ        原料投入Ｆ        遠心力Ｇ        抗力Ｈ        微粉とエアが下から抜けて回収Ｉ        一次エアーＪ        二次エアーＫ        微粉とエアが横から抜けて回収
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【国際調査報告】
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