液体中でのパルスアーク放電を利用したカーボンナノ粒子の高効率合成法

点击翻译按钮获取中文摘要

カーボンナノ粒子の合成法の一つである水中でのアーク放電法は、気体中でのアーク放電法と比較して簡便な合成法であるが、生成効率が低いという問題がある。この水中アーク放電法では、水の冷却作用がカーボンナノ粒子の合成過程に影響することが指摘されている。本研究では、水中でのアーク放電を直流ではなくパルス化したパルスアーク放電を利用して、カーボンナノ粒子の合成過程における周囲媒質の冷却効果の観点より、水中でのパルスアーク放電によってカーボンナノ粒子を高効率に合成することを目的とする。本年度は、昨年度に提案した「水中間欠アーク放電法」によるカーボンナノ粒子の生成法を検討するとともに、更に、水酸化鉄コロイド粒子を金属触媒として利用することを試みた。得られた主な結果を以下にまとめる。(1)水中でのパルス及び間欠アーク放電によるカーボンナノ生成物は、電流のパルス幅に依存することを見出した。パルス幅が数100ms以下では、カーボンオニオンのみが生成され、数ms以上になるとカーボンオニオンとともに、多層カーボンナノチューブが生成される。生成効率は、直流の約3倍である。(2)電流パルス幅を制御することにより、カーボンオニオンと多層カーボンナノチューブを選択的に生成することができる可能性があることを指摘した。(3)水酸化鉄コロイド粒子を金属触媒として利用することにより単層カーボンナノチューブの生成を試みたが生成することが困難であることがわかった。しかし、水酸化鉄コロイド水溶液中でアーク放電処理したカーボンナノチューブを空気中で熱処理することにより、従来法よりも極めて簡単に磁性酸化鉄ナノ粒子を生成できることを明らかにした。