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JP7596959B2 - Carbon nanotube aggregates - Google Patents

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JP7596959B2
JP7596959B2 JP2021122195A JP2021122195A JP7596959B2 JP 7596959 B2 JP7596959 B2 JP 7596959B2 JP 2021122195 A JP2021122195 A JP 2021122195A JP 2021122195 A JP2021122195 A JP 2021122195A JP 7596959 B2 JP7596959 B2 JP 7596959B2
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孝紀 横井
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Description

本発明は、カーボンナノチューブ(以下、CNTという)集合体に関するものである。 The present invention relates to an aggregate of carbon nanotubes (hereinafter referred to as CNTs).

複数のCNTで構成されたCNT集合体は、導電膜や巻線への適用が期待されており、近年では、デバイスの微細化に伴う低抵抗化が求められている。例えば非特許文献1では、CNTにAuClを添加するドーピング処理により低抵抗化を図る方法が提案されている。 CNT aggregates composed of multiple CNTs are expected to be applied to conductive films and windings, and in recent years, there has been a demand for low resistance due to the miniaturization of devices. For example, Non-Patent Document 1 proposes a method of reducing resistance by doping CNTs with AuCl3 .

ACS Nano, vol. 5, P. 1236, 2011ACS Nano, vol. 5, P. 1236, 2011

CNT集合体については、低抵抗化のほか、車両のモータ等の高温環境への対応が求められている。例えば、少なくとも200℃以上の大気下に100時間以上置かれても抵抗変化が少なく、電気抵抗が維持されている必要がある。しかしながら、非特許文献1に記載の方法では、100℃程度の温度では抵抗低下の効果が保たれているものの、200℃以上の温度では抵抗低下の効果が減少している。これは、添加物の離脱または大気中の酸素や水との反応による劣化のためと考えられる。 In addition to lowering resistance, CNT aggregates are required to be able to withstand high-temperature environments such as vehicle motors. For example, they must show little change in resistance and maintain electrical resistance even when placed in an atmosphere at 200°C or higher for 100 hours or more. However, in the method described in Non-Patent Document 1, although the effect of reducing resistance is maintained at temperatures of around 100°C, the effect of reducing resistance decreases at temperatures of 200°C or higher. This is thought to be due to the detachment of additives or degradation due to reactions with oxygen and water in the atmosphere.

また、熱電材料用のn型CNT材料について、リチウム、カリウムなどのアルカリ元素やカリウムイオンとクラウンエーテルの複合体をCNT内部に添加する技術も提案されているが、大気下における200℃以上の安定性は確認されていない。また、n型に比べて大気下で比較的安定なp型のドーパントをCNT内部に添加した例は少なく、同様に200℃以上の大気下で100時間以上の耐熱性を示した例はない。 In addition, for n-type CNT materials for thermoelectric materials, a technology has been proposed in which alkali elements such as lithium and potassium or a complex of potassium ions and crown ether is added to the inside of the CNT, but stability above 200°C in air has not been confirmed. Also, there are few examples of adding p-type dopants, which are relatively stable in air compared to n-type, to the inside of CNT, and similarly, there are no examples of heat resistance for more than 100 hours in air at 200°C or higher.

本発明は上記点に鑑みて、耐熱性の高いCNT集合体を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention aims to provide a highly heat-resistant CNT aggregate.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、複数のCNT(2)を備えるCNT集合体であって、CNTの内部および外部の少なくとも一方に金属化合物(3)が添加されており、金属化合物の酸化物で構成された酸化物膜(4)によって表面が覆われている。 To achieve the above object, the invention described in claim 1 is a CNT aggregate comprising a plurality of CNTs (2), in which a metal compound (3) is added to at least one of the interior and exterior of the CNTs, and the surface is covered with an oxide film (4) composed of an oxide of the metal compound.

これによれば、CNT集合体の表面を覆う酸化物膜によって金属化合物が大気から遮断されるため、金属化合物の離脱や、金属化合物と大気中の酸素や水との反応が抑制され、CNT集合体の耐熱性が向上する。 As a result, the metal compounds are isolated from the atmosphere by the oxide film that covers the surface of the CNT aggregate, suppressing the release of the metal compounds and their reactions with oxygen and water in the atmosphere, improving the heat resistance of the CNT aggregate.

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 The reference symbols in parentheses attached to each component indicate an example of the correspondence between the component and the specific components described in the embodiments described below.

CNT集合体の外観図である。FIG. 2 is an external view of a CNT aggregate. CNT集合体の内部構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the internal structure of a CNT aggregate. CNT集合体の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a CNT aggregate. モリブデンの含有量を示す顕微鏡写真である。1 is a micrograph showing the molybdenum content. 酸素の含有量を示す顕微鏡写真である。1 is a micrograph showing the oxygen content. 塩素の含有量を示す顕微鏡写真である。1 is a micrograph showing the chlorine content. 加熱時間と電気抵抗との関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between heating time and electrical resistance. サンプルC-1~C-3における電気抵抗率の温度依存性を示した図である。FIG. 1 is a graph showing the temperature dependence of electrical resistivity in samples C-1 to C-3. サンプルC-3におけるCl2p領域の束縛エネルギーに対するX線光電子分光分析(以下、XPSという)スペクトルの強度を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing the intensity of the X-ray photoelectron spectroscopy (hereinafter referred to as XPS) spectrum versus the binding energy of the Cl2p region in sample C-3. サンプルC-3におけるFe2p領域の束縛エネルギーに対するXPSスペクトルの強度を示した図である。FIG. 13 is a diagram showing the intensity of the XPS spectrum versus the binding energy of the Fe2p region in sample C-3. サンプルC-1~C-3におけるラマンスペクトルのGバンドピーク位置を測定した結果を示した図である。FIG. 1 shows the results of measuring the G band peak positions in the Raman spectra of samples C-1 to C-3. サンプルC-1~C-3およびFeCl粉末について熱重量・示差熱分析(以下、TG-DTAという)を行った結果を示す図である。FIG. 1 shows the results of thermogravimetry and differential thermal analysis (hereinafter referred to as TG-DTA) performed on samples C-1 to C-3 and FeCl 3 powder.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 The following describes embodiments of the present invention with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals.

(第1実施形態)
第1実施形態について説明する。図1および図2に示すように、本実施形態のCNT集合体1は、複数のCNT2が集合して、図1に示すような棒状、あるいは、テープ状の構造を形成したものである。このようなCNT集合体は、例えば、CNT導電膜、デバイス用CNT巻線、モータ用CNT巻線、CNTワイヤハーネス等に用いられる。CNT集合体1の一辺の長さは、例えば10μm以上とされる。また、CNT集合体1が円柱状である場合には、CNT集合体1の直径は例えば10μm以上とされる。また、CNT集合体1の密度は、例えば0.8g/cm以上とされる。複数のCNT2の平均内径は、例えば0.55nm以上1000nm以下とされる。
First Embodiment
A first embodiment will be described. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the CNT aggregate 1 of this embodiment is formed by assembling a plurality of CNTs 2 to form a rod-shaped or tape-shaped structure as shown in FIG. 1. Such a CNT aggregate is used, for example, in a CNT conductive film, a CNT winding for a device, a CNT winding for a motor, a CNT wire harness, etc. The length of one side of the CNT aggregate 1 is, for example, 10 μm or more. In addition, when the CNT aggregate 1 is cylindrical, the diameter of the CNT aggregate 1 is, for example, 10 μm or more. In addition, the density of the CNT aggregate 1 is, for example, 0.8 g/cm 3 or more. The average inner diameter of the plurality of CNTs 2 is, for example, 0.55 nm or more and 1000 nm or less.

図2に示すように、CNT集合体1では、低抵抗化のために、CNT2の内部および外部に、金属塩化物等の金属化合物3が添加されている。ここでは、金属化合物3として塩化モリブデン(MoCl)を添加する場合について説明する。なお、図2では、簡単のためにCNT2を円柱で示している。また、CNT2の内部に添加された金属化合物3を破線で示し、CNT2の外部に添加された金属化合物3を実線で示している。 As shown in Fig. 2, in the CNT aggregate 1, a metal compound 3 such as a metal chloride is added to the inside and outside of the CNT 2 in order to reduce resistance. Here, a case where molybdenum chloride (MoCl 5 ) is added as the metal compound 3 will be described. Note that in Fig. 2, the CNT 2 is shown as a cylinder for simplicity. Also, the metal compound 3 added to the inside of the CNT 2 is shown by a dashed line, and the metal compound 3 added to the outside of the CNT 2 is shown by a solid line.

図3に示すように、CNT集合体1の表面は、金属化合物3の酸化物で構成された酸化物膜4で覆われている。酸化物膜4は、金属化合物3を大気から遮断し、金属化合物3の離脱や、金属化合物3と大気中の酸素や水との反応を抑制するためのものである。金属化合物3としてMoClを添加した場合には、酸化物膜4は、酸化モリブデン(MoO、MoO)または塩化モリブデン部分酸化物(MoOCl5-x)で構成される。 3, the surface of the CNT aggregate 1 is covered with an oxide film 4 composed of an oxide of the metal compound 3. The oxide film 4 is intended to isolate the metal compound 3 from the atmosphere and to suppress the release of the metal compound 3 and the reaction of the metal compound 3 with oxygen and water in the atmosphere. When MoCl 5 is added as the metal compound 3, the oxide film 4 is composed of molybdenum oxide (MoO 3 , MoO 2 ) or molybdenum chloride partial oxide (MoO x Cl 5-x ).

このようなCNT集合体1は、例えば以下の手順で製造される。まず、CNTフィルム(DexMat INC.製(USA))を真空中に置いて500℃以上で加熱し、CNT2内の水分を除去する。つぎに、Oが1ppm~20ppmのAr雰囲気でCNTフィルムとMoClガスを混合した後に、CNTフィルムを容器に密閉して大気から遮断し、260℃~350℃で加熱する。そして、エタノール洗浄によりCNTフィルム表面のMoClを除去する。 Such a CNT aggregate 1 is manufactured, for example, by the following procedure. First, a CNT film (manufactured by DexMat INC. (USA)) is placed in a vacuum and heated at 500°C or higher to remove moisture from the CNTs 2. Next, the CNT film is mixed with MoCl5 gas in an Ar atmosphere with O2 of 1 ppm to 20 ppm, and then the CNT film is sealed in a container to isolate it from the atmosphere and heated at 260°C to 350°C. Then, the MoCl5 on the surface of the CNT film is removed by washing with ethanol.

このようにして、CNT2の内部または外部に金属化合物3としてMoClが添加されるとともに、表面がMoO等の酸化物膜4で覆われたCNT集合体1が製造される。なお、この製造方法では、CNT集合体1の表面が酸化物膜4で覆われるとともに、CNT2の開口部が金属化合物3の酸化物であるMoO等でキャップされる。 In this way, MoCl 5 is added as the metal compound 3 to the inside or outside of the CNT 2, and the CNT aggregate 1 is manufactured in which the surface is covered with an oxide film 4 such as MoO 2. In this manufacturing method, the surface of the CNT aggregate 1 is covered with the oxide film 4, and the opening of the CNT 2 is capped with the oxide of the metal compound 3 such as MoO 2 .

図4~図6は、上記の方法で製造されたCNT集合体1の断面の走査型電子顕微鏡写真であり、CNT集合体1の内部および表面におけるモリブデン、酸素、塩素の含有量を示している。図4~図6において、白い部分では黒い部分よりもモリブデン、酸素、塩素の含有量が多くなっている。図4~図6に示すように、CNT集合体1の表面では、CNT集合体1の内部に比べて、モリブデンと酸素の含有量が多くなっているとともに、塩素の含有量が少なくなっている。このことから、CNT集合体1の表面には、主にモリブデンと酸素とで構成された酸化物膜4が形成されていることがわかる。 Figures 4 to 6 are scanning electron microscope photographs of the cross section of the CNT aggregate 1 produced by the above method, showing the molybdenum, oxygen, and chlorine contents inside and on the surface of the CNT aggregate 1. In Figures 4 to 6, the white parts have higher molybdenum, oxygen, and chlorine contents than the black parts. As shown in Figures 4 to 6, the surface of the CNT aggregate 1 has higher molybdenum and oxygen contents and lower chlorine contents than the inside of the CNT aggregate 1. This shows that an oxide film 4 composed mainly of molybdenum and oxygen has been formed on the surface of the CNT aggregate 1.

図7は、上記の方法で製造されたCNT集合体1の耐熱性を調べた結果を示す図である。図7のグラフの横軸は、大気中230℃で加熱試験をしたときの加熱時間であり、縦軸は、CNT集合体を加熱装置から取り出し、室温において四端子測定法で測定した電気抵抗率である。なお、図7において、白丸は、表面に1nmより厚く10nmより薄いモリブデン酸化物膜が形成されたCNT集合体1の電気抵抗率を示し、白四角は、表面に厚さ10nmのモリブデン酸化物膜が形成されたCNT集合体1の電気抵抗率を示す。また、図7において、白三角は、表面に酸化物膜が形成されていないCNT集合体の電気抵抗率を示し、このCNT集合体には、AuClが添加されている。 Fig. 7 is a diagram showing the results of investigating the heat resistance of the CNT aggregate 1 manufactured by the above method. The horizontal axis of the graph in Fig. 7 is the heating time when a heating test was performed at 230 ° C in the atmosphere, and the vertical axis is the electrical resistivity measured by a four-terminal measurement method at room temperature after removing the CNT aggregate from the heating device. In Fig. 7, the white circles indicate the electrical resistivity of the CNT aggregate 1 having a molybdenum oxide film thicker than 1 nm and thinner than 10 nm formed on the surface, and the white squares indicate the electrical resistivity of the CNT aggregate 1 having a molybdenum oxide film with a thickness of 10 nm formed on the surface. In Fig. 7, the white triangles indicate the electrical resistivity of the CNT aggregate without an oxide film formed on the surface, and AuCl 3 is added to this CNT aggregate.

図7に示すように、表面に酸化物膜が形成されていないCNT集合体では、230℃で加熱すると、短時間で電気抵抗が増加し、AuClの添加前の電気抵抗に戻っている。これに対して、表面に酸化物膜4が形成されたCNT集合体1では、長時間の加熱においても電気抵抗が大きく増加せず、小さいまま維持されている。 As shown in Fig. 7, in a CNT aggregate without an oxide film formed on its surface, when it is heated at 230°C, the electrical resistance increases in a short time and returns to the electrical resistance before the addition of AuCl 3. In contrast, in a CNT aggregate 1 with an oxide film 4 formed on its surface, the electrical resistance does not increase significantly even when heated for a long time, and remains small.

以上説明したように、本実施形態では、CNT2の内部および外部に金属化合物3を添加することで、CNT集合体1が低抵抗化される。そして、この金属化合物3の酸化物で構成された酸化物膜4によってCNT集合体1の表面を覆うことで、金属化合物3が大気から遮蔽されるため、従来よりも耐熱性が向上し、200℃以上の耐熱性が得られる。 As explained above, in this embodiment, the resistance of the CNT aggregate 1 is reduced by adding the metal compound 3 to the inside and outside of the CNT 2. Then, by covering the surface of the CNT aggregate 1 with an oxide film 4 made of an oxide of this metal compound 3, the metal compound 3 is shielded from the atmosphere, improving heat resistance compared to conventional methods and achieving heat resistance of 200°C or more.

また、前述したように、CNT2の開口部を金属化合物3の酸化物でキャップすることで、CNT2の内部の金属化合物3が大気から遮断されるため、さらに耐熱性が向上する。 In addition, as mentioned above, by capping the openings of the CNT2 with an oxide of the metal compound 3, the metal compound 3 inside the CNT2 is isolated from the atmosphere, further improving heat resistance.

このことは、CNTフィルムへのFeClのドーピングした試験においても確認できる。ここでは、CNTフィルムとしてDexMat INC.製(USA)のGALVORN CNT TAPEを用いた。CNTフィルムの初期抵抗は33.8±6.9μΩcmであった。このCNTフィルムについて、350℃、1時間、大気下で熱処理を行ったところ、熱処理後の初期抵抗は61.2±8.4μΩcmであった。また、熱処理後のCNTフィルムや、熱処理後のCNTフィルムに更にドーピング処理を行ったものにより、次に示すC-1~C-3の3種類のサンプルを準備した。C-1は、熱処理のみを行ったCNTフィルム、C-2は、熱処理後にIBrをドープしたCNTフィルム、C-3は、熱処理後にFeClをドープしたCNTフィルムである。C-2については、Sigma Aldrich社製の純度99.9%の無水FeClを精製することなく使用し、ドーパントとして添加した。C-3については、Sigma Aldrich社製の純度98%のIBrを精製することなく使用し、ドーパントとして添加した。ドーピング処理では、不活性ガスを充填した密閉容器内でCNTフィルムとドーパントを共存させ、270℃、24時間の処理を行った。ドーピング処理後、CNTフィルムをエタノールで数回洗浄し、その表面に吸着した過剰なドーパントを除去した。 This can also be confirmed by a test in which the CNT film was doped with FeCl 3. Here, Galvorn CNT Tape manufactured by DexMat INC. (USA) was used as the CNT film. The initial resistance of the CNT film was 33.8 ± 6.9 μΩcm. This CNT film was heat-treated in air at 350°C for 1 hour, and the initial resistance after the heat treatment was 61.2 ± 8.4 μΩcm. In addition, three types of samples, C-1 to C-3, were prepared by using the heat-treated CNT film and the heat-treated CNT film that was further doped. C-1 is a CNT film that was only heat-treated, C-2 is a CNT film that was doped with IBr after the heat treatment, and C-3 is a CNT film that was doped with FeCl 3 after the heat treatment. For C-2, anhydrous FeCl3 with a purity of 99.9% manufactured by Sigma Aldrich was used without purification and added as a dopant. For C-3, IBr with a purity of 98% manufactured by Sigma Aldrich was used without purification and added as a dopant. In the doping treatment, the CNT film and the dopant were allowed to coexist in a sealed container filled with an inert gas, and the treatment was performed at 270°C for 24 hours. After the doping treatment, the CNT film was washed with ethanol several times to remove excess dopant adsorbed on its surface.

そして、C-1~C-3での電気抵抗率への温度依存性を調査するため、不活性ガス雰囲気下における電気抵抗率を測定した。電気抵抗率については、1分間当たり25℃ずつ温度上昇させるレートで測定を行った。図8は、その測定結果を示している。この図に示されるように、室温からの加熱に対して、3種類のサンプルすべてで電気抵抗率が増大した。その中で、C-3は、C-2に対して、温度上昇に伴った抵抗上昇率は低く、しかもその変化も小さかった。 Then, to investigate the temperature dependency of electrical resistivity in C-1 to C-3, the electrical resistivity was measured in an inert gas atmosphere. The electrical resistivity was measured at a rate of increasing the temperature by 25°C per minute. Figure 8 shows the measurement results. As shown in this figure, the electrical resistivity increased in all three types of samples when heated from room temperature. Among them, C-3 showed a lower rate of increase in resistance with increasing temperature than C-2, and the change was also small.

また、ドープしたCNTフィルムの特性分析を行うことで熱安定性を確認した。分析では、ラマン分光分析(以下、Ramanという)、XPSおよびTG-DTAを実施した。Ramanについては、励起波長532nmを用い、Renishaw社製InVia Qontor(UK)の共焦点ラマン顕微鏡を用いて行った。XPSについては、ULVAC-PHI, inc.社製(JAPAN)のPHI 5000 VersaProveIIを用い、試料上の直径200μmのスポットサイズにX線を集光し、50W下で行った。X線源としては、Al-Kα線、hν=1486.6eVを用いた。各サンプルの熱安定性の評価のために実施したTG-DTAでは、株式会社日立ハイテク社製(JAPAN)のTG-DTA 6300を用いた。TG-DTAの測定温度範囲を40℃~1000℃とし、走査速度を1分間当たり+10.0℃温度上昇させる条件下で、アルミナパンを用い、1分間当たり100mLで大気導入した。 The thermal stability of the doped CNT films was also confirmed by analyzing their properties. The analysis included Raman spectroscopy (hereinafter referred to as Raman), XPS, and TG-DTA. For Raman, an excitation wavelength of 532 nm was used, and a confocal Raman microscope, InVia Qontor (UK), manufactured by Renishaw, was used. For XPS, a PHI 5000 VersaProveII manufactured by ULVAC-PHI, Inc. (JAPAN), was used to focus X-rays to a spot size of 200 μm in diameter on the sample, and the X-rays were performed under 50 W. The X-ray source used was Al-Kα radiation, hν = 1486.6 eV. For TG-DTA, which was performed to evaluate the thermal stability of each sample, a TG-DTA 6300 manufactured by Hitachi High-Tech Corporation (JAPAN) was used. The TG-DTA measurement temperature range was 40°C to 1000°C, and the scanning rate was +10.0°C temperature increase per minute. An alumina pan was used, and air was introduced at 100 mL per minute.

XPS測定では、FeClをドープしたCNT内部のFeとClを検出するため、712eV付近のFe2p領域と198eV付近のCl2p領域のピークに注目した。図9Aおよび図9Bは、それぞれ、C-3における198eV付近のCl2p領域と712eV付近のFe2p領域での束縛エネルギー(eV)に対するXSPスペクトルの強度(a.u.)の関係を示している。各図、上から順に、加熱前、50時間加熱後、120時間加熱後を示している。 In the XPS measurement, in order to detect Fe and Cl inside the FeCl3 -doped CNT, the peaks in the Fe2p region near 712 eV and the Cl2p region near 198 eV were focused on. Figures 9A and 9B show the relationship between the intensity (a.u.) of the XSP spectrum and the binding energy (eV) in the Cl2p region near 198 eV and the Fe2p region near 712 eV in C-3, respectively. Each figure shows, from the top, before heating, after heating for 50 hours, and after heating for 120 hours.

これら図9Aおよび図9Bから判るように、C-3のXPSスペクトルでは、加熱前~加熱後において、注目領域でのピークの消滅やピーク形状変化は見られなかった。このため、モータ等にCNT集合体1を適用する場合に想定される220℃程度の高温下においても、CNT内にFeClが保持されていると言える。 As can be seen from Figures 9A and 9B, in the XPS spectrum of C-3, no disappearance of the peak or change in peak shape was observed in the region of interest before and after heating. Therefore, it can be said that FeCl3 is held in the CNT even at high temperatures of about 220°C, which is assumed when the CNT aggregate 1 is applied to a motor or the like.

また、ラマンスペクトルにおけるGバンドピーク位置のシフトは、CNTへのp型ドーピングの状態を反映する。図10は、C-1~C-3について、励起波長532nmの励起光を用いてラマンスペクトルのGバンドピーク位置を測定した結果を示している。各サンプルについて高温放置試験を行っており、高温放置試験における熱処理前および熱処理後のGバンドピーク位置を測定している。ただし、C-1については、ドープしていないサンプルであり、熱処理前と熱処理後とで変化しないと考えられるため、熱処理前の測定結果のみを示してある。 The shift in the G-band peak position in the Raman spectrum reflects the state of p-type doping of the CNTs. Figure 10 shows the results of measuring the G-band peak position in the Raman spectrum for C-1 to C-3 using excitation light with an excitation wavelength of 532 nm. A high-temperature storage test was conducted for each sample, and the G-band peak position was measured before and after heat treatment in the high-temperature storage test. However, since C-1 is an undoped sample and is not expected to change before and after heat treatment, only the measurement result before heat treatment is shown.

高温放置試験における熱処理前のC-2およびC-3のGバンドピーク位置は、それぞれ、1601cm-1および1609cm-1であり、C-1でのピーク位置である1593cm-1と比較すると、電気抵抗率の変化に比例してそのピークシフトが大きかった。これに対し、高温放置試験における熱処理後では、これらのピークシフトはC-3では1596m-1を示す一方で、C-3ではその値には変化はなかった。このことは、熱処理前後でのC-3は、p型ドーピングの状態が保持されていることを示唆している。 The G-band peak positions of C-2 and C-3 before the heat treatment in the high-temperature storage test were 1601 cm -1 and 1609 cm -1 , respectively, and compared with the peak position of 1593 cm -1 in C-1, the peak shift was large in proportion to the change in electrical resistivity. In contrast, after the heat treatment in the high-temperature storage test, these peak shifts were 1596 cm -1 in C-3, while the value did not change in C-3. This suggests that the p-type doping state was maintained in C-3 before and after the heat treatment.

TG-DTAでは、C-1~C-3およびFeCl粉末について分析を行った。その結果、図11に示すように、FeClではドーピングの有無において異なる熱安定性を示した。すなわち、FeCl粉末のみの熱重量測定(TG)では200℃付近からの重量低下が確認された一方で、C-3では500℃と700℃辺りから急激な重量減少が確認された。後者はC-1における500℃や700℃の近傍温度域での急激な重量減少と傾きがほぼ同じことからCNTそのものの重量減少であり、前者はFeClの重量減少であると推測できる。このことから、CNTに内包されたFeClおよびCNTは、単体時に対して、熱的に安定になったと考えられる。また、この現象はC-2においても確認され、他の物質の内包化による熱安定性向上という結果を支持していると言える。 In TG-DTA, analysis was performed on C-1 to C-3 and FeCl 3 powder. As a result, as shown in FIG. 11, FeCl 3 showed different thermal stability depending on whether it was doped or not. That is, in the thermogravimetric measurement (TG) of only FeCl 3 powder, a weight loss was confirmed from around 200°C, while in C-3, a rapid weight loss was confirmed from around 500°C and 700°C. The latter is a weight loss of CNT itself, since the slope is almost the same as the rapid weight loss in C-1 at temperatures near 500°C and 700°C, and the former is a weight loss of FeCl 3. From this, it is considered that FeCl 3 and CNT encapsulated in CNT became thermally stable compared to when they were alone. This phenomenon was also confirmed in C-2, and it can be said that this supports the result that thermal stability is improved by encapsulating other substances.

(他の実施形態)
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
Other Embodiments
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate within the scope of the claims.

例えば、上記実施形態では、金属化合物3としてMoClがCNT集合体1に添加されているが、他の金属塩化物を添加してもよいし、金属塩化物以外の金属化合物を添加してもよい。また、金属化合物3が、CNT2の内部のみに添加されていてもよいし、CNT2の外部のみに添加されていてもよい。 For example, in the above embodiment, MoCl5 is added to the CNT aggregate 1 as the metal compound 3, but other metal chlorides may be added, or metal compounds other than metal chlorides may be added. Also, the metal compound 3 may be added only to the inside of the CNT2, or may be added only to the outside of the CNT2.

2 CNT
3 金属化合物
4 酸化物膜
2. CNTs
3 Metal compound 4 Oxide film

Claims (5)

複数のカーボンナノチューブ(2)を備えるカーボンナノチューブ集合体であって、
前記カーボンナノチューブの内部および外部の少なくとも一方に金属化合物(3)が添加されており、
前記金属化合物の酸化物で構成された酸化物膜(4)によって表面が覆われているカーボンナノチューブ集合体。
A carbon nanotube aggregate comprising a plurality of carbon nanotubes (2),
A metal compound (3) is added to at least one of the inside and the outside of the carbon nanotube,
An aggregate of carbon nanotubes, the surface of which is covered with an oxide film (4) composed of an oxide of the metal compound.
前記金属化合物が金属塩化物である請求項1に記載のカーボンナノチューブ集合体。 The carbon nanotube aggregate according to claim 1, wherein the metal compound is a metal chloride. 前記金属化合物が塩化モリブデンであり、
前記酸化物が、酸化モリブデンまたは塩化モリブデン部分酸化物である請求項2に記載のカーボンナノチューブ集合体。
the metal compound is molybdenum chloride;
3. The carbon nanotube aggregate according to claim 2, wherein the oxide is a molybdenum oxide or a molybdenum chloride partial oxide.
一辺の長さまたは直径が10μm以上である請求項1ないし3のいずれか1つに記載のカーボンナノチューブ集合体。 A carbon nanotube aggregate according to any one of claims 1 to 3, the length of one side or the diameter of which is 10 μm or more. 密度が0.8g/cm以上である請求項1ないし4のいずれか1つに記載のカーボンナノチューブ集合体。 5. The aggregate of carbon nanotubes according to claim 1, having a density of 0.8 g/cm <3> or more.
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007181899A (en) 2006-01-06 2007-07-19 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Aligned carbon nanotube bulk structure having different density portions, and production method and use thereof
JP2008297196A (en) 2007-05-30 2008-12-11 Samsung Electronics Co Ltd Carbon nanotube with improved conductivity, method for producing the same, and electrode containing the carbon nanotube
JP2009535294A (en) 2006-05-01 2009-10-01 矢崎総業株式会社 Organized assembly of carbon and non-carbon, and method for producing the same
JP2010059041A (en) 2008-09-04 2010-03-18 Korea Inst Of Science & Technology Transition metal oxide/multi-walled carbon nanotube nanocomposite and method for manufacturing the same
CN103531789A (en) 2012-12-27 2014-01-22 中国矿业大学 Iron oxide-carbon nanotube ternary composite material and preparation method thereof
CN104707638A (en) 2013-12-13 2015-06-17 中国科学院大连化学物理研究所 Core-shell structure nitrogen-containing amorphous carbon layer wrapped carbon nano-tube one-dimensional material, preparation method and applications thereof
JP2016175814A (en) 2015-03-23 2016-10-06 株式会社東芝 Graphene wiring structure and method for producing the same
JP2017095313A (en) 2015-11-25 2017-06-01 日本ゼオン株式会社 Manufacturing method of composite material
CN107539972A (en) 2017-08-31 2018-01-05 清华大学 The preparation method and metal oxide nanotubes of a kind of metal oxide nanotubes
JP2018133296A (en) 2017-02-17 2018-08-23 矢崎総業株式会社 Carbon nanotube twisted wire and method for producing the same

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007181899A (en) 2006-01-06 2007-07-19 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Aligned carbon nanotube bulk structure having different density portions, and production method and use thereof
JP2009535294A (en) 2006-05-01 2009-10-01 矢崎総業株式会社 Organized assembly of carbon and non-carbon, and method for producing the same
JP2008297196A (en) 2007-05-30 2008-12-11 Samsung Electronics Co Ltd Carbon nanotube with improved conductivity, method for producing the same, and electrode containing the carbon nanotube
JP2010059041A (en) 2008-09-04 2010-03-18 Korea Inst Of Science & Technology Transition metal oxide/multi-walled carbon nanotube nanocomposite and method for manufacturing the same
CN103531789A (en) 2012-12-27 2014-01-22 中国矿业大学 Iron oxide-carbon nanotube ternary composite material and preparation method thereof
CN104707638A (en) 2013-12-13 2015-06-17 中国科学院大连化学物理研究所 Core-shell structure nitrogen-containing amorphous carbon layer wrapped carbon nano-tube one-dimensional material, preparation method and applications thereof
JP2016175814A (en) 2015-03-23 2016-10-06 株式会社東芝 Graphene wiring structure and method for producing the same
JP2017095313A (en) 2015-11-25 2017-06-01 日本ゼオン株式会社 Manufacturing method of composite material
JP2018133296A (en) 2017-02-17 2018-08-23 矢崎総業株式会社 Carbon nanotube twisted wire and method for producing the same
CN107539972A (en) 2017-08-31 2018-01-05 清华大学 The preparation method and metal oxide nanotubes of a kind of metal oxide nanotubes

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Jagjiwan MITTAL et al.,"Photolysis-Driven, Room Temperature Filling of Single-Wall Carbon Nanotubes",Journal of Nanoscience and Nanotechnology,2019年07月01日,Vol. 19, No. 7,p.4129-4135,DOI: 10.1166/jnn.2019.16316
Jagjiwan MITTAL et al.,"Room temperature filling of single-wall carbon nanotubes with chromium oxide in open air",Chemical Physics Letters,2001年05月,Vol. 339, No. 5-6,p.311-318,DOI: 10.1016/S0009-2614(01)00354-2

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