ソルボサーマル合成均一多孔体を核とするCNT球状高次構造体の合成と等方性機能応用

溶剂热合成均匀多孔核碳纳米管球形高阶结构的合成及各向同性函数的应用

• 批准号: 22K04819
• 负责人: 小廣 和哉
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kochi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04819/
• 关键词: 金属酸化物球状多孔体; ソルボサーマル合成; CNT球状構造体; メタマテリアル; カーボンナノチューブ; 球状多孔体

サブミクロンサイズの球状触媒上に全方向に成長させた長尺で均一な長さの高密度頭髪状カーボンナノチューブ（CNT）構造体（以下、等方性CNT構造体）の合成を試みた。まず、サブミクロンサイズの球状金属酸化物多孔体（TiO2、ZrO2、SnO2、CeO2）に担持したCNT触媒（FeOx、CoOx、NiOx）を一段階ソルボサーマル法および二段階含浸法で調製した。これらの触媒を用い、アセチレンガスを炭素源とする化学熱気相成長法により、等方性 CNT構造体の合成を試みた。その結果、CNT成長触媒と触媒担体の各種組み合わせの中で、とりわけCNT成長触媒にFeOx、担体にZrO2を組合わせた球状多孔体触媒が、温度730 ℃、圧力65 Pa、アセチレンガス流量10 sccm、反応時間10 sの条件で、最も効率よく等方性CNT構造体を生成した。得られた等方性CNT構造体は、電子顕微鏡観察により、直径約500 nm核から全方向に約3μmのCNTが均一に成長した、ウニ状というよりは頭髪状の綿菓子のような構造をしていた。さらに詳細に観察すると、ソルボサーマル触媒を用いたCNT構造体は結晶性が高く、緻密で太く直線的であったが、含浸触媒を用いたCNT構造体はややまばらで細く、カールしていた。これら綿菓子状のCNT構造体が複数個集合することで、ユニークな層構造を構築することも見出した。

Synthesis of a spherical catalyst with a uniform length and a high density CNT structure (hereinafter referred to as an isotropic CNT structure) CNT catalysts (FeOx, CoOx, NiOx) supported on spherical metal oxide porous bodies (TiO2, ZrO2, SnO2, CeO2) are prepared by a one-stage solution method and a two-stage impregnation method. The synthesis of isotropic CNT structures by chemical thermal phase growth method As a result, CNT growth catalyst and catalyst support of various combinations of FeOx, ZrO2 combination of CNT growth catalyst, spherical porous catalyst, temperature 730 ℃, pressure 65 Pa, temperature, flow rate 10 sccm, reaction time 10 s conditions, the most efficient CNT structure was produced. The obtained isobaric CNT structure has a diameter of about 500 nm and a uniform growth of about 3μm in all directions. The CNT structure has high crystallinity and high density. The CNT structure has high crystallinity and high density. The CNT structure is composed of a plurality of sets and layers.