JP7645686B2 - Method for producing carbon nanotubes - Google Patents
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Description
本発明は、カーボンナノチューブの製造方法に関し、特に、2層構造の比率が高いカーボンナノチューブを優れた合成速度にて製造できるカーボンナノチューブの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing carbon nanotubes, and in particular to a method for producing carbon nanotubes with a high ratio of double-walled structures at an excellent synthesis rate.
カーボンナノチューブは、様々な特性を有する素材であり、多くの分野への応用が期待されている。例えば、カーボンナノチューブは、六角形格子の網目構造を有する筒状体の単層、または略同軸で配された多層で構成される3次元網目構造体であり、軽量であると共に、導電性、熱伝導性、機械的強度等の諸特性に優れる。 Carbon nanotubes are a material with a variety of properties, and are expected to be applied in many fields. For example, carbon nanotubes are three-dimensional mesh structures consisting of a single layer of cylindrical bodies with a hexagonal lattice mesh structure, or multiple layers arranged approximately coaxially, and are lightweight and have excellent properties such as electrical conductivity, thermal conductivity, and mechanical strength.
また、カーボンナノチューブは、その層数、直径等を制御することにより、導電性、熱伝導性、機械的強度等の諸特性のさらなる向上を図ることができる。 In addition, by controlling the number of layers, diameter, etc., of carbon nanotubes, it is possible to further improve various properties such as electrical conductivity, thermal conductivity, and mechanical strength.
一方で、自動車や産業機器などの様々な分野における電力線や信号線として、一又は複数の線材からなる芯線と、該芯線を被覆する絶縁被覆とからなる電線が用いられている。芯線を構成する線材の材料としては、通常、電気特性の観点から銅又は銅合金が使用されるが、近年、軽量化の観点からアルミニウム又はアルミニウム合金が提案されている。しかし、自動車や産業機器などの高機能化に伴う配線数の増大により、電線のさらなる軽量化が要求されている。そこで、軽量性、導電性、熱伝導性、機械的強度等の諸特性に優れる点から、電線材料として、金属線に代えてカーボンナノチューブ線材を使用することが試みられている。 On the other hand, electric wires consisting of a core wire made of one or more wire materials and an insulating coating covering the core wire are used as power lines and signal lines in various fields such as automobiles and industrial equipment. Copper or copper alloys are usually used as the material for the wire material constituting the core wire from the viewpoint of electrical properties, but in recent years, aluminum or aluminum alloys have been proposed from the viewpoint of weight reduction. However, due to the increase in the number of wirings associated with the high functionality of automobiles and industrial equipment, there is a demand for further weight reduction of electric wires. Therefore, attempts have been made to use carbon nanotube wires instead of metal wires as electric wire materials because of their excellent properties such as light weight, electrical conductivity, thermal conductivity, and mechanical strength.
電線材料としてカーボンナノチューブ線材を使用する場合には、特に、導電性に優れることが要求される。カーボンナノチューブ線材に優れた導電性を付与するためには、カーボンナノチューブ線材を構成するカーボンナノチューブが、2層構造であることが好ましい。2層構造のカーボンナノチューブは、高グラファイト構造を有していることから、導電性が高いためである。 When using carbon nanotube wire as an electric wire material, excellent electrical conductivity is particularly required. In order to impart excellent electrical conductivity to the carbon nanotube wire, it is preferable that the carbon nanotubes that make up the carbon nanotube wire have a two-layer structure. This is because two-layer carbon nanotubes have a high graphite structure and therefore have high electrical conductivity.
そこで、熱重量分析で高温側の燃焼ピークが700~850℃にあり、かつ低温側の重量減量分(TG(L))と高温側の重量減量分(TG(H))が、TG(H)/(TG(L)+TG(H))=0.75以上となるまで酸化反応を行うことで、高い導電性を有する2層カーボンナノチューブを製造することが提案されている(特許文献1)。 It has been proposed to produce double-walled carbon nanotubes with high electrical conductivity by carrying out an oxidation reaction until the combustion peak on the high-temperature side is between 700 and 850°C in thermogravimetric analysis and the weight loss on the low-temperature side (TG(L)) and the weight loss on the high-temperature side (TG(H)) is TG(H)/(TG(L)+TG(H))=0.75 or more (Patent Document 1).
しかし、特許文献1の製造方法では、製造工程の制御が複雑であり、2層構造のカーボンナノチューブの合成速度が十分に得られない点で、カーボンナノチューブの生産性に改善の余地があった。 However, the manufacturing method described in Patent Document 1 required complex control of the manufacturing process, and the synthesis rate of double-walled carbon nanotubes was not sufficient, leaving room for improvement in the productivity of carbon nanotubes.
上記事情に鑑み、本発明は、2層構造の比率が高いカーボンナノチューブを優れた合成速度にて製造できるカーボンナノチューブの製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention aims to provide a method for producing carbon nanotubes that can produce carbon nanotubes with a high ratio of double-walled structures at an excellent synthesis rate.
本発明の構成の要旨は、以下の通りである。
[1]第1の炭化水素化合物、金属元素を含む触媒源及び反応促進剤を含む第1の原料を反応系に供給する、第1の原料供給工程と、
前記第1の炭化水素化合物とは異なる第2の炭化水素化合物として気相の直鎖状炭化水素化合物含む第2の原料を反応系に供給する、第2の原料供給工程と、を有し、
前記第1の炭化水素化合物に対する前記直鎖状炭化水素化合物のモル比が、70%以上400%以下であるカーボンナノチューブの製造方法。
[2]前記第1の原料供給工程が、液相の前記第1の原料を反応器に噴霧する工程を含む[1]に記載のカーボンナノチューブの製造方法。
[3]前記第1の原料供給工程が、液相の前記第1の原料を気化させた前記第1の原料を反応器に供給する工程を含む[1]に記載のカーボンナノチューブの製造方法。
[4]前記第1の炭化水素化合物が、芳香族炭化水素化合物、脂環式炭化水素化合物及び炭素数5以上の鎖状炭化水素化合物からなる群から選択された少なくとも1種の炭化水素化合物である[1]乃至[3]のいずれか1つに記載のカーボンナノチューブの製造方法。
[5]前記第1の炭化水素化合物が、芳香族炭化水素化合物及び脂環式炭化水素化合物からなる群から選択された少なくとも1種の炭化水素化合物である[1]乃至[3]のいずれか1つに記載のカーボンナノチューブの製造方法。
[6]前記直鎖状炭化水素化合物が、炭素数1以上4以下の炭化水素化合物である[1]乃至[5]のいずれか1つに記載のカーボンナノチューブの製造方法。
[7]前記直鎖状炭化水素化合物が、メタン、エタン、エチレン及びアセチレンからなる群から選択された少なくとも1種の炭化水素化合物である[1]乃至[5]のいずれか1つに記載のカーボンナノチューブの製造方法。
The gist of the configuration of the present invention is as follows.
[1] a first raw material supply step of supplying a first raw material containing a first hydrocarbon compound, a catalyst source containing a metal element, and a reaction accelerator to a reaction system;
A second raw material supply step of supplying a second raw material containing a gas-phase linear hydrocarbon compound as a second hydrocarbon compound different from the first hydrocarbon compound to a reaction system,
A method for producing carbon nanotubes, wherein a molar ratio of the linear hydrocarbon compound to the first hydrocarbon compound is 70% or more and 400% or less.
[2] The method for producing carbon nanotubes according to [1], wherein the first raw material supplying step includes a step of spraying the first raw material in a liquid phase into a reactor.
[3] The method for producing carbon nanotubes according to [1], wherein the first raw material supply step includes a step of supplying the first raw material obtained by vaporizing the first raw material in a liquid phase to a reactor.
[4] The method for producing carbon nanotubes according to any one of [1] to [3], wherein the first hydrocarbon compound is at least one hydrocarbon compound selected from the group consisting of aromatic hydrocarbon compounds, alicyclic hydrocarbon compounds, and chain hydrocarbon compounds having 5 or more carbon atoms.
[5] The method for producing carbon nanotubes according to any one of [1] to [3], wherein the first hydrocarbon compound is at least one hydrocarbon compound selected from the group consisting of aromatic hydrocarbon compounds and alicyclic hydrocarbon compounds.
[6] The method for producing carbon nanotubes according to any one of [1] to [5], wherein the linear hydrocarbon compound is a hydrocarbon compound having 1 to 4 carbon atoms.
[7] The method for producing carbon nanotubes according to any one of [1] to [5], wherein the linear hydrocarbon compound is at least one hydrocarbon compound selected from the group consisting of methane, ethane, ethylene and acetylene.
上記[1]の態様では、第1の炭化水素化合物を含む第1の原料と、第2の炭化水素化合物である気相の直鎖状炭化水素化合物含む第2の原料が、カーボンナノチューブを合成するための反応系に供給される。第1の原料は、カーボンナノチューブの炭素源である第1の炭化水素化合物と、金属元素を含む触媒源と、触媒となる金属の融点を下げて適度な温度で触媒作用を促進させる反応促進剤と、を含む。第2の原料に含まれる気相の直鎖状炭化水素化合物は、カーボンナノチューブの追加炭素源である。 In the above aspect [1], a first raw material containing a first hydrocarbon compound and a second raw material containing a gas-phase linear hydrocarbon compound that is a second hydrocarbon compound are supplied to a reaction system for synthesizing carbon nanotubes. The first raw material contains the first hydrocarbon compound that is a carbon source for carbon nanotubes, a catalyst source containing a metal element, and a reaction promoter that lowers the melting point of the metal that serves as the catalyst and promotes catalytic action at a moderate temperature. The gas-phase linear hydrocarbon compound contained in the second raw material is an additional carbon source for carbon nanotubes.
本発明のカーボンナノチューブの製造方法の態様によれば、第1の炭化水素化合物、金属元素を含む触媒源及び反応促進剤を含む第1の原料を反応系に供給する第1の原料供給工程と、反応系に供給した第1の原料に、気相の直鎖状炭化水素化合物を供給する第2の原料供給工程と、を有し、第1の炭化水素化合物に対する直鎖状炭化水素化合物のモル比が70%以上400%以下であることにより、2層構造の比率が高いカーボンナノチューブを優れた合成速度にて製造することができる。また、本発明のカーボンナノチューブの製造方法の態様によれば、カーボンナノチューブの直径のばらつきを防止しつつ、従来と同様に、カーボンナノチューブの直径を細く(例えば、平均直径2nm程度)することができる。 According to an aspect of the carbon nanotube manufacturing method of the present invention, the method includes a first raw material supplying step of supplying a first raw material containing a first hydrocarbon compound, a catalyst source containing a metal element, and a reaction accelerator to a reaction system, and a second raw material supplying step of supplying a linear hydrocarbon compound in a gas phase to the first raw material supplied to the reaction system. Since the molar ratio of the linear hydrocarbon compound to the first hydrocarbon compound is 70% or more and 400% or less, carbon nanotubes having a high ratio of two-wall structure can be manufactured at an excellent synthesis rate. In addition, according to an aspect of the carbon nanotube manufacturing method of the present invention, the diameter of the carbon nanotubes can be made small (for example, an average diameter of about 2 nm) as in the conventional method while preventing variation in the diameter of the carbon nanotubes.
本発明のカーボンナノチューブの製造方法の態様によれば、第1の炭化水素化合物が芳香族炭化水素化合物、脂環式炭化水素化合物及び炭素数5以上の鎖状炭化水素化合物からなる群から選択された少なくとも1種の炭化水素化合物であることにより、得られるカーボンナノチューブのうちの2層構造の比率が確実に向上する。 According to an embodiment of the method for producing carbon nanotubes of the present invention, the first hydrocarbon compound is at least one type of hydrocarbon compound selected from the group consisting of aromatic hydrocarbon compounds, alicyclic hydrocarbon compounds, and chain hydrocarbon compounds having 5 or more carbon atoms, thereby reliably improving the ratio of two-walled structures among the carbon nanotubes obtained.
本発明のカーボンナノチューブの製造方法の態様によれば、第1の炭化水素化合物が、芳香族炭化水素化合物及び脂環式炭化水素化合物からなる群から選択された少なくとも1種の炭化水素化合物であることにより、得られるカーボンナノチューブのうちの2層構造の比率がさらに向上する。 According to an embodiment of the method for producing carbon nanotubes of the present invention, the first hydrocarbon compound is at least one type of hydrocarbon compound selected from the group consisting of aromatic hydrocarbon compounds and alicyclic hydrocarbon compounds, which further increases the ratio of two-walled structures among the carbon nanotubes obtained.
本発明のカーボンナノチューブの製造方法の態様によれば、直鎖状炭化水素化合物が、メタン、エタン、エチレン及びアセチレンからなる群から選択された少なくとも1種であることにより、2層構造の比率とカーボンナノチューブの合成速度が、さらに向上する。 According to an embodiment of the method for producing carbon nanotubes of the present invention, the linear hydrocarbon compound is at least one selected from the group consisting of methane, ethane, ethylene, and acetylene, which further improves the ratio of double-walled structures and the synthesis rate of carbon nanotubes.
まず、カーボンナノチューブの構造について説明する。カーボンナノチューブは、単層構造または複層構造を有する筒状体であり、それぞれ、SWNT(Single-walled nanotube)、MWNT(Multi-walled nanotube)と呼ばれる。このうち、2層構造を有するカーボンナノチューブでは、六角形格子の網目構造を有する2つの筒状体が略同軸で配された3次元網目構造体となっており、DWNT(Double-walled nanotube)と呼ばれる。構成単位である六角形格子は、その頂点に炭素原子が配された六員環であり、他の六員環と隣接してこれらが連続的に結合している。このように、カーボンナノチューブは、六角形格子の3次元網目構造体を有した六員環構造であることから、表面積が大きく、自由電子数も多いので、導電性に優れている材料である。 First, the structure of carbon nanotubes will be described. Carbon nanotubes are cylindrical bodies with a single-layer structure or a multi-layer structure, and are called SWNTs (single-walled nanotubes) and MWNTs (multi-walled nanotubes), respectively. Of these, carbon nanotubes with a two-layer structure have a three-dimensional mesh structure in which two cylindrical bodies with a hexagonal lattice mesh structure are arranged approximately coaxially, and are called DWNTs (double-walled nanotubes). The hexagonal lattice, which is the structural unit, is a six-membered ring with carbon atoms at its vertices, and these are adjacent to other six-membered rings and are continuously bonded. In this way, carbon nanotubes are a six-membered ring structure with a three-dimensional mesh structure of a hexagonal lattice, so they have a large surface area and a large number of free electrons, making them a material with excellent conductivity.
例えば、2層構造のような比較的層数が少ないカーボンナノチューブは、それより層数の多いカーボンナノチューブよりも比較的導電性が高く、ドーピング処理を施した際には、2層構造を有するカーボンナノチューブでのドーピング効果が最も高い。従って、カーボンナノチューブを用いたカーボンナノチューブ線材の導電性を向上させるには、2層構造を有するカーボンナノチューブの割合を増大させることが好ましい。具体的には、カーボンナノチューブ全体に対する2層構造をもつカーボンナノチューブの割合が、75個数%以上が好ましく、80個数%以上が特に好ましい。2層構造をもつカーボンナノチューブの割合は、透過型電子顕微鏡(TEM)で観察及び解析し、100個のCNTのそれぞれの層数を測定することで算出することができる。 For example, carbon nanotubes with a relatively small number of layers, such as a two-layer structure, are relatively more conductive than carbon nanotubes with a larger number of layers, and when doped, the doping effect is greatest with carbon nanotubes with a two-layer structure. Therefore, in order to improve the conductivity of carbon nanotube wires using carbon nanotubes, it is preferable to increase the proportion of carbon nanotubes with a two-layer structure. Specifically, the proportion of carbon nanotubes with a two-layer structure to the total number of carbon nanotubes is preferably 75% by number or more, and particularly preferably 80% by number or more. The proportion of carbon nanotubes with a two-layer structure can be calculated by observing and analyzing with a transmission electron microscope (TEM) and measuring the number of layers of each of 100 CNTs.
以下に、本発明のカーボンナノチューブの製造方法について詳細を説明する。本発明のカーボンナノチューブの製造方法は、(1)第1の炭化水素化合物、金属元素を含む触媒源及び反応促進剤を含む第1の原料を反応系に供給する、第1の原料供給工程と、(2)前記第1の炭化水素化合物とは異なる第2の炭化水素化合物として気相の直鎖状炭化水素化合物含む第2の原料を反応系に供給する、第2の原料供給工程と、を有している。また、本発明のカーボンナノチューブの製造方法では、第1の原料供給工程で供給する第1の炭化水素化合物に対する第2の原料供給工程で供給する第2の炭化水素化合物(すなわち、直鎖状炭化水素化合物)のモル比が、70%以上400%以下の範囲に制御されている。 The carbon nanotube manufacturing method of the present invention will be described in detail below. The carbon nanotube manufacturing method of the present invention includes (1) a first raw material supplying step of supplying a first raw material containing a first hydrocarbon compound, a catalyst source containing a metal element, and a reaction accelerator to a reaction system, and (2) a second raw material supplying step of supplying a second raw material containing a gas-phase linear hydrocarbon compound as a second hydrocarbon compound different from the first hydrocarbon compound to the reaction system. In addition, in the carbon nanotube manufacturing method of the present invention, the molar ratio of the second hydrocarbon compound (i.e., linear hydrocarbon compound) supplied in the second raw material supplying step to the first hydrocarbon compound supplied in the first raw material supplying step is controlled to a range of 70% to 400%.
本発明では、上記製造工程と、第1の炭化水素化合物と第2の炭化水素化合物とのモル比の制御により、カーボンナノチューブ全体に対する2層構造をもつカーボンナノチューブの比率が高いカーボンナノチューブを、優れた合成速度にて製造することができる。また、本発明では、カーボンナノチューブの直径のばらつきを防止しつつ、従来と同様に、平均径の細い(例えば、平均直径2nm程度)カーボンナノチューブを得ることができる。 In the present invention, by controlling the above-mentioned production process and the molar ratio of the first hydrocarbon compound to the second hydrocarbon compound, carbon nanotubes having a high ratio of double-walled carbon nanotubes to the total carbon nanotubes can be produced at an excellent synthesis rate. Furthermore, in the present invention, it is possible to obtain carbon nanotubes having a small average diameter (for example, an average diameter of about 2 nm) as in the conventional method while preventing variation in the diameter of the carbon nanotubes.
(1)第1の原料供給工程
第1の原料供給工程は、カーボンナノチューブの合成反応系に、カーボンナノチューブの炭素源である第1の炭化水素化合物と、金属元素を含む触媒源と、反応促進剤と、を含む第1の原料を供給する工程である。反応促進剤は、触媒となる金属の融点を下げて適度な温度で触媒作用を促進させる成分である。カーボンナノチューブの合成反応系は、原料導入手段である原料導入器と、原料導入器の下流に設けられた、カーボンナノチューブが合成される反応器と、反応器の下流に設けられた、合成されたカーボンナノチューブを回収する回収器と、を備えている。カーボンナノチューブの合成反応系では、原料導入器から反応器を介して回収器へ、キャリアガスが流通している。キャリアガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス、水素ガス等が挙げられる。
(1) First raw material supply step The first raw material supply step is a step of supplying a first raw material containing a first hydrocarbon compound, which is a carbon source of carbon nanotubes, a catalyst source containing a metal element, and a reaction accelerator, to a carbon nanotube synthesis reaction system. The reaction accelerator is a component that lowers the melting point of the metal catalyst and promotes catalytic action at a moderate temperature. The carbon nanotube synthesis reaction system includes a raw material inlet, which is a raw material introduction means, a reactor in which carbon nanotubes are synthesized, which is provided downstream of the raw material inlet, and a collector, which is provided downstream of the reactor, and collects the synthesized carbon nanotubes. In the carbon nanotube synthesis reaction system, a carrier gas flows from the raw material inlet to the collector via the reactor. Examples of the carrier gas include inert gases such as nitrogen, argon, and helium, and hydrogen gas.
反応器には加熱炉が設けられており、加熱炉によって所定の雰囲気温度に加熱された反応器内部を、第1の原料が、原料導入器から回収器の方向へ流通する。反応器内部の雰囲気温度としては、例えば、1000℃以上1500℃以下が挙げられる。 The reactor is equipped with a heating furnace, and the first raw material flows through the reactor interior, which is heated to a predetermined atmospheric temperature by the heating furnace, from the raw material inlet to the collector. The atmospheric temperature inside the reactor can be, for example, 1000°C or higher and 1500°C or lower.
第1の原料としては、例えば、第1の炭化水素化合物と金属元素を含む触媒源と反応促進剤の混合物が挙げられる。第1の原料は、液相の状態でカーボンナノチューブの合成反応系に供給してもよく、液相の第1の原料を加熱して気化させてから、すなわち、気相の状態でカーボンナノチューブの合成反応系に供給してもよい。 The first raw material may be, for example, a mixture of a first hydrocarbon compound, a catalyst source containing a metal element, and a reaction accelerator. The first raw material may be supplied to the carbon nanotube synthesis reaction system in a liquid phase, or the liquid phase first raw material may be heated and vaporized, i.e., supplied to the carbon nanotube synthesis reaction system in a gas phase.
液相の第1の原料をカーボンナノチューブの合成反応系に供給する方法としては、例えば、カーボンナノチューブの合成反応系に設けられた原料導入器に液相の第1の原料を導入し、原料導入器から反応器の方向に流れるキャリアガスに向けて、原料導入器に設けられた噴霧器から液相の第1の原料を噴霧する方法が挙げられる。また、気相の第1の原料をカーボンナノチューブの合成反応系に供給する方法としては、例えば、液相の第1の原料を気化器にて加熱して気化させてから、原料導入器から反応器の方向に流れるキャリアガスに、気相の第1の原料を原料導入器にて供給する方法が挙げられる。 As a method for supplying the liquid phase first raw material to the carbon nanotube synthesis reaction system, for example, there is a method in which the liquid phase first raw material is introduced into a raw material inlet provided in the carbon nanotube synthesis reaction system, and the liquid phase first raw material is sprayed from a sprayer provided in the raw material inlet toward the carrier gas flowing from the raw material inlet toward the reactor. In addition, as a method for supplying the gas phase first raw material to the carbon nanotube synthesis reaction system, for example, there is a method in which the liquid phase first raw material is heated and vaporized in a vaporizer, and then the gas phase first raw material is supplied from the raw material inlet to the carrier gas flowing from the raw material inlet toward the reactor.
第1の炭化水素化合物と金属元素を含む触媒源と反応促進剤の配合割合は、カーボンナノチューブに要求される特性に応じて適宜選択可能であり、例えば、第1の炭化水素化合物:金属元素を含む触媒源:反応促進剤のモル比は、100:1~10:1~10が挙げられる。 The mixing ratio of the first hydrocarbon compound, the catalyst source containing a metal element, and the reaction accelerator can be appropriately selected depending on the properties required for the carbon nanotubes. For example, the molar ratio of the first hydrocarbon compound: the catalyst source containing a metal element: the reaction accelerator can be 100:1-10:1-10.
第1の炭化水素化合物としては、例えば、得られるカーボンナノチューブ全体のうち、2層構造のカーボンナノチューブの比率が確実に向上する点から、芳香族炭化水素化合物、脂環式炭化水素化合物、炭素数5以上の鎖状炭化水素化合物が好ましい。芳香族炭化水素化合物としては、トルエン、ベンゼン、キシレン、ナフタレン、アントラセン等が挙げられる。脂環式炭化水素化合物としては、デカリン等が挙げられる。炭素数5以上の鎖状炭化水素化合物としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン等の炭素数5以上20以下の鎖状炭化水素化合物が挙げられる。 As the first hydrocarbon compound, for example, aromatic hydrocarbon compounds, alicyclic hydrocarbon compounds, and chain hydrocarbon compounds having 5 or more carbon atoms are preferable, because they reliably increase the ratio of double-walled carbon nanotubes among the total carbon nanotubes obtained. Examples of aromatic hydrocarbon compounds include toluene, benzene, xylene, naphthalene, and anthracene. Examples of alicyclic hydrocarbon compounds include decalin. Examples of chain hydrocarbon compounds having 5 or more carbon atoms include chain hydrocarbon compounds having 5 to 20 carbon atoms, such as hexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane, dodecane, tridecane, tetradecane, pentadecane, hexadecane, and heptadecane.
また、これらの第1の炭化水素化合物のうち、得られるカーボンナノチューブ全体のうち、2層構造のカーボンナノチューブの比率がさらに確実に向上する点から、芳香族炭化水素化合物、脂環式炭化水素化合物が好ましい。これらの炭化水素化合物は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Among these first hydrocarbon compounds, aromatic hydrocarbon compounds and alicyclic hydrocarbon compounds are preferred because they further increase the ratio of double-walled carbon nanotubes among the total carbon nanotubes obtained. These hydrocarbon compounds may be used alone or in combination of two or more.
金属元素を含む触媒源は、金属元素含有化合物であり、金属元素を含む触媒源としては、例えば、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)等の第VI族遷移金属を含む触媒源(第VI族遷移金属元素含有化合物)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)等の第VIII族遷移金属を含む触媒源(第VIII族遷移金属元素含有化合物)等が挙げられる。このうち、入手の容易性等から、鉄を含む触媒源が好ましい。鉄を含む触媒源としては、例えば、フェロセン、鉄アセチルアセトナート、鉄フタロシアニン、鉄ポルフィリン等の鉄元素含有化合物が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 The catalyst source containing a metal element is a metal element-containing compound, and examples of the catalyst source containing a metal element include catalyst sources containing Group VI transition metals such as chromium (Cr), molybdenum (Mo), and tungsten (W) (group VI transition metal element-containing compounds), and catalyst sources containing Group VIII transition metals such as iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir), and platinum (Pt) (group VIII transition metal element-containing compounds). Among these, catalyst sources containing iron are preferred because of their ease of availability. Examples of catalyst sources containing iron include iron element-containing compounds such as ferrocene, iron acetylacetonate, iron phthalocyanine, and iron porphyrin. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
また、反応促進剤としては、例えば、硫黄、硫黄化合物等が挙げられる。硫黄化合物としては、例えば、二硫化炭素;チオフェン;メチルチオフェン、エチルチオフェン、ヘキシルチオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、テトラヒドロチオフェン等のチオフェン誘導体;フェニルスルフィド誘導体;フィニルジスルフィド誘導体;スルホラン;テトラメチレンスルホキシド;アルキルチオール;チオフェノール等が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of reaction accelerators include sulfur and sulfur compounds. Examples of sulfur compounds include carbon disulfide; thiophene; thiophene derivatives such as methylthiophene, ethylthiophene, hexylthiophene, benzothiophene, dibenzothiophene, and tetrahydrothiophene; phenyl sulfide derivatives; phenyl disulfide derivatives; sulfolane; tetramethylene sulfoxide; alkylthiols; and thiophenol. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
(2)第2の原料供給工程
第2の原料供給工程は、カーボンナノチューブの合成反応系に供給した第1の原料に、第1の炭化水素化合物とは異なる第2の炭化水素化合物として気相の直鎖状炭化水素化合物含む第2の原料を供給する工程である。すなわち、第2の原料供給工程は、カーボンナノチューブの合成反応系に、気相の直鎖状炭化水素化合物を含む第2の原料を供給する工程である。気相の直鎖状炭化水素化合物は、カーボンナノチューブの追加炭素源である。なお、「気相の直鎖状炭化水素化合物」とは、常温(25℃)且つ常圧(標準気圧)で気相である直鎖状炭化水素化合物を意味する。
(2) Second raw material supplying step The second raw material supplying step is a step of supplying a second raw material containing a gas-phase linear hydrocarbon compound as a second hydrocarbon compound different from the first hydrocarbon compound to the first raw material supplied to the carbon nanotube synthesis reaction system. That is, the second raw material supplying step is a step of supplying a second raw material containing a gas-phase linear hydrocarbon compound to the carbon nanotube synthesis reaction system. The gas-phase linear hydrocarbon compound is an additional carbon source for carbon nanotubes. Note that "gas-phase linear hydrocarbon compound" refers to a linear hydrocarbon compound that is in the gas phase at room temperature (25°C) and normal pressure (standard atmospheric pressure).
カーボンナノチューブの合成反応系に第1の原料と気相の直鎖状炭化水素化合物を含む第2の原料を供給することで、反応器にて主に2層構造を有するカーボンナノチューブが、優れた合成速度にて合成される。 By supplying a first raw material and a second raw material containing a gas-phase linear hydrocarbon compound to a carbon nanotube synthesis reaction system, carbon nanotubes having a mainly two-walled structure are synthesized in the reactor at an excellent synthesis rate.
気相である第2の原料をカーボンナノチューブの合成反応系に供給する方法としては、例えば、第1の原料を反応系へ導入する原料導入器とは別の他の原料導入器から供給する方法が挙げられる。具体的には、例えば、原料導入器から反応器へ流れる第1の原料が供給されたキャリアガスに、反応器の上流に設けられた他の原料導入器にて第2の原料を供給する方法が挙げられる。また、原料導入器の上流に設けられた他の原料導入器にて、第1の原料が供給されていないキャリアガスに、先ず第2の原料を供給する方法が挙げられる。また、原料導入器から第1の原料をキャリアガスに供給するのと同時に、他の原料導入器から第2の原料をキャリアガスに供給する方法が挙げられる。また、原料導入器に第1の原料と第2の原料を別々の導入経路にて導入し、原料導入器から第1の原料と第2の原料をキャリアガスに供給する方法が挙げられる。上記のようにして合成反応系に供給された第1の原料及び第2の原料からカーボンナノチューブが合成される過程は、次のように考えられる。まず、第1の原料に含まれる触媒源から触媒粒子が合成される。次に、主に第1の原料の炭素源である第1の炭化水素化合物由来の炭素から触媒上にカーボンナノチューブが成長し始める。そして、主に第2の原料に含まれる第2の炭化水素化合物由来の炭素からカーボンナノチューブが成長し、長尺化する。 As a method for supplying the second raw material in the gas phase to the carbon nanotube synthesis reaction system, for example, a method of supplying it from another raw material introducer other than the raw material introducer that introduces the first raw material into the reaction system can be mentioned. Specifically, for example, a method of supplying the second raw material from another raw material introducer provided upstream of the reactor to the carrier gas to which the first raw material flowing from the raw material introducer has been supplied can be mentioned. Also, a method of first supplying the second raw material to the carrier gas to which the first raw material has not been supplied from another raw material introducer provided upstream of the raw material introducer can be mentioned. Also, a method of supplying the first raw material from the raw material introducer to the carrier gas and simultaneously supplying the second raw material from the other raw material introducer to the carrier gas can be mentioned. Also, a method of introducing the first raw material and the second raw material into the raw material introducer through separate introduction paths and supplying the first raw material and the second raw material from the raw material introducer to the carrier gas can be mentioned. The process of synthesizing carbon nanotubes from the first raw material and the second raw material supplied to the synthesis reaction system as described above can be considered as follows. First, catalyst particles are synthesized from the catalyst source contained in the first raw material. Next, carbon nanotubes begin to grow on the catalyst from carbon derived mainly from the first hydrocarbon compound, which is the carbon source of the first raw material. Then, carbon nanotubes grow and become long, mainly from carbon derived from the second hydrocarbon compound contained in the second raw material.
第1の原料に含まれる第1の炭化水素化合物と第2の原料に含まれる第2の炭化水素化合物の配合割合は、第1の炭化水素化合物に対する第2の炭化水素化合物のモル比が70%以上400%以下の範囲に制御されている。第1の炭化水素化合物に対する第2の炭化水素化合物のモル比は70%以上400%以下の範囲であれば、特に限定されないが、その下限値は、2層構造を有するカーボンナノチューブの合成速度をさらに向上させる点から、80%が好ましく、90%が特に好ましい。一方で、第1の炭化水素化合物に対する第2の炭化水素化合物のモル比の上限値は、2層構造を有するカーボンナノチューブの比率を確実に向上させる点から、350%が好ましく、200%が特に好ましい。 The blending ratio of the first hydrocarbon compound contained in the first raw material and the second hydrocarbon compound contained in the second raw material is controlled so that the molar ratio of the second hydrocarbon compound to the first hydrocarbon compound is in the range of 70% to 400%. The molar ratio of the second hydrocarbon compound to the first hydrocarbon compound is not particularly limited as long as it is in the range of 70% to 400%, but the lower limit is preferably 80%, and more preferably 90%, from the viewpoint of further improving the synthesis rate of carbon nanotubes having a two-wall structure. On the other hand, the upper limit of the molar ratio of the second hydrocarbon compound to the first hydrocarbon compound is preferably 350%, and more preferably 200%, from the viewpoint of reliably improving the ratio of carbon nanotubes having a two-wall structure.
第2の炭化水素化合物である気相の直鎖状炭化水素化合物としては、炭素数1以上4以下の直鎖状炭化水素化合物が挙げられる。炭素数1以上4以下の直鎖状炭化水素化合物としては、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロペン、ブタン、ブテン等が挙げられる。これらのうち、2層構造の比率とカーボンナノチューブの合成速度がさらに向上する点から、メタン、エタン、エチレン、アセチレンが好ましい。これらの化合物は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 The linear hydrocarbon compound in the gas phase, which is the second hydrocarbon compound, may be a linear hydrocarbon compound having 1 to 4 carbon atoms. Examples of linear hydrocarbon compounds having 1 to 4 carbon atoms include methane, ethane, ethylene, acetylene, propane, propene, butane, butene, etc. Among these, methane, ethane, ethylene, and acetylene are preferred in terms of further improving the ratio of the two-layer structure and the synthesis rate of carbon nanotubes. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
次に、本発明の実施例を説明するが、本発明の趣旨を超えない限り、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。 Next, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following examples as long as they do not deviate from the spirit of the present invention.
カーボンナノチューブの製造
実施例1
第1の炭化水素化合物としてトルエン、金属元素を含む触媒源としてフェロセン、反応促進剤としてチオフェンを混合して液体状の第1の原料を作製した。第1の原料のトルエン:フェロセン:チオフェンのモル比は100:2.5:3.0とした。また、第2の炭化水素化合物としてメタンを用いて第2の原料を作製した。
Production of Carbon Nanotubes Example 1
A liquid first raw material was prepared by mixing toluene as a first hydrocarbon compound, ferrocene as a catalyst source containing a metal element, and thiophene as a reaction accelerator. The molar ratio of toluene:ferrocene:thiophene in the first raw material was 100:2.5:3.0. The second raw material was prepared by using methane as a second hydrocarbon compound.
カーボンナノチューブの合成反応系として、セラミック管(φ30mm)を用いた。具体的には、前記セラミック管の一端に、第1の原料を導入する原料導入器と第2の原料を導入する他の原料導入器を設けた。また、前記セラミック管の中央部に電気炉を設置して、セラミック管の中央部を反応器とした。また、前記セラミック管の他端に筒状のステンレス製メッシュ部材を配置して、カーボンナノチューブの回収器とした。カーボンナノチューブの合成反応系に供給するキャリアガスとして所定流量の水素ガスを、前記セラミック管の一端から他端へ流した。反応器内部を電気炉にて約1200℃に加熱し、液相の第1の原料を原料導入器の噴霧器から150μL/minにて噴霧することで、カーボンナノチューブの合成反応系に第1の原料を供給した(第1の原料供給工程)。また、気相の第2の原料を他の原料導入器から水素ガスへ供給することで、カーボンナノチューブの合成反応系に第2の原料を供給した(第2の原料供給工程)。このとき、水素ガスと気相の第2の原料の合計流量が10L/minとなるように調整した。 A ceramic tube (φ30 mm) was used as a carbon nanotube synthesis reaction system. Specifically, a raw material inlet for introducing the first raw material and another raw material inlet for introducing the second raw material were provided at one end of the ceramic tube. An electric furnace was installed in the center of the ceramic tube, and the center of the ceramic tube was used as a reactor. A cylindrical stainless steel mesh member was placed at the other end of the ceramic tube to serve as a carbon nanotube recovery vessel. A predetermined flow rate of hydrogen gas was flowed from one end of the ceramic tube to the other end as a carrier gas to be supplied to the carbon nanotube synthesis reaction system. The inside of the reactor was heated to about 1200°C in an electric furnace, and the first raw material in liquid phase was sprayed from the sprayer of the raw material inlet at 150 μL/min to supply the first raw material to the carbon nanotube synthesis reaction system (first raw material supply process). In addition, the second raw material in the gas phase was supplied to the hydrogen gas from another raw material inlet, thereby supplying the second raw material to the carbon nanotube synthesis reaction system (second raw material supply process). At this time, the total flow rate of the hydrogen gas and the second raw material in the gas phase was adjusted to be 10 L/min.
実施例1では、トルエンに対するメタンのモル比が100%となるように、第1の原料と第2の原料をカーボンナノチューブの合成反応系に供給した。反応器にて合成されたカーボンナノチューブを回収器であるメッシュ部材に付着させ、メッシュ部材に付着したカーボンナノチューブを回収することで、実施例1のカーボンナノチューブのサンプルを得た。 In Example 1, the first raw material and the second raw material were supplied to a carbon nanotube synthesis reaction system so that the molar ratio of methane to toluene was 100%. The carbon nanotubes synthesized in the reactor were attached to a mesh member serving as a collector, and the carbon nanotubes attached to the mesh member were collected to obtain a carbon nanotube sample of Example 1.
実施例2
トルエンに対するメタンのモル比を300%とした以外は実施例1と同様にして、実施例2のカーボンナノチューブのサンプルを得た。
Example 2
A carbon nanotube sample of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the molar ratio of methane to toluene was 300%.
実施例3
第2の炭化水素化合物としてメタンに代えてエチレンとした以外は実施例1と同様にして、実施例3のカーボンナノチューブのサンプルを得た。
Example 3
A carbon nanotube sample of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that ethylene was used instead of methane as the second hydrocarbon compound.
実施例4
第2の炭化水素化合物としてメタンに代えてエタンとした以外は実施例1と同様にして、実施例4のカーボンナノチューブのサンプルを得た。
Example 4
A carbon nanotube sample of Example 4 was obtained in the same manner as in Example 1, except that ethane was used instead of methane as the second hydrocarbon compound.
実施例5
第1の炭化水素化合物としてトルエンに代えてデカリンとした以外は実施例1と同様にして、実施例5のカーボンナノチューブのサンプルを得た。
Example 5
A carbon nanotube sample of Example 5 was obtained in the same manner as in Example 1, except that decaline was used instead of toluene as the first hydrocarbon compound.
実施例6
第1の炭化水素化合物としてトルエンに代えてトルエンとデカリンの混合物(トルエンとデカリンのモル比は1:1)とした以外は実施例1と同様にして、実施例6のカーボンナノチューブのサンプルを得た。
Example 6
A carbon nanotube sample of Example 6 was obtained in the same manner as in Example 1, except that a mixture of toluene and decalin (the molar ratio of toluene to decalin was 1:1) was used instead of toluene as the first hydrocarbon compound.
実施例7
第2の炭化水素化合物としてメタンに代えてメタンとエチレンの混合物(メタンとエチレンのモル比は1:1)とした以外は実施例1と同様にして、実施例7のカーボンナノチューブのサンプルを得た。
Example 7
A carbon nanotube sample of Example 7 was obtained in the same manner as in Example 1, except that a mixture of methane and ethylene (methane to ethylene molar ratio of 1:1) was used instead of methane as the second hydrocarbon compound.
比較例1
トルエンに対するメタンのモル比を500%とした以外は実施例1と同様にして、比較例1のカーボンナノチューブのサンプルを得た。
Comparative Example 1
A carbon nanotube sample of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the molar ratio of methane to toluene was 500%.
比較例2
トルエンに対するメタンのモル比を50%とした以外は実施例1と同様にして、比較例2のカーボンナノチューブのサンプルを得た。
Comparative Example 2
A carbon nanotube sample of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the molar ratio of methane to toluene was 50%.
評価項目
(1)合成速度比率
カーボンナノチューブの合成開始から30分後に、メッシュ部材に付着したカーボンナノチューブのサンプルを回収し、回収したカーボンナノチューブのサンプルを400℃で30分加熱後、10質量%の塩酸に30分間浸漬させ、その後、水で洗浄して100℃で3時間乾燥させることで、鉄とアモルファスカーボンを除去して、カーボンナノチューブのサンプルを秤量した。秤量したカーボンナノチューブのサンプルを合成時間で割って単位時間あたりの合成速度(mg/min)を算出した。第2の原料を供給しなかった以外は実施例1と同様にしてカーボンナノチューブのサンプルを得たスタンダードサンプルの上記合成速度(mg/min)を100%として、実施例と比較例の合成速度比率(%)を算出した。
Evaluation item (1) Synthesis rate ratio After 30 minutes from the start of carbon nanotube synthesis, a sample of carbon nanotubes attached to the mesh member was collected, and the collected carbon nanotube sample was heated at 400°C for 30 minutes, immersed in 10% by mass hydrochloric acid for 30 minutes, washed with water, and dried at 100°C for 3 hours to remove iron and amorphous carbon, and the carbon nanotube sample was weighed. The weighed carbon nanotube sample was divided by the synthesis time to calculate the synthesis rate (mg/min) per unit time. The synthesis rate (mg/min) of the standard sample obtained by the same method as in Example 1 except that the second raw material was not supplied was set to 100%, and the synthesis rate ratio (%) of the example and the comparative example was calculated.
(2)カーボンナノチューブ全体に対する2層構造をもつカーボンナノチューブの比率(2層比率)およびカーボンナノチューブの平均直径(nm)
メッシュ部材から回収したカーボンナノチューブ約0.1mgにエタノール10mLを加え、超音波処理で分散させた。得られた分散液を支持膜に滴下して、高分解能透過型電子顕微鏡(日本電子製 JEM-F200、加速電圧 200kV)で観察を行った。10視野観察を行い、画像から、任意の約100本のカーボンナノチューブの層数、および最外層の直径を計測した。得られたデータから、カーボンナノチューブ全体に対する2層構造をもつカーボンナノチューブの比率(2層比率)およびカーボンナノチューブの平均直径(nm)を算出した。
(2) The ratio of carbon nanotubes having a double-wall structure to the total carbon nanotubes (double-wall ratio) and the average diameter (nm) of the carbon nanotubes
Approximately 0.1 mg of carbon nanotubes collected from the mesh member was added to 10 mL of ethanol and dispersed by ultrasonic treatment. The resulting dispersion was dropped onto a support film and observed with a high-resolution transmission electron microscope (JEM-F200, manufactured by JEOL, accelerating voltage 200 kV). Ten fields of view were observed, and the number of layers and the diameter of the outermost layer of approximately 100 random carbon nanotubes were measured from the images. From the obtained data, the ratio of carbon nanotubes having a two-layer structure to the total carbon nanotubes (two-layer ratio) and the average diameter (nm) of the carbon nanotubes were calculated.
実施例1~7、比較例1、2で使用した第1の炭化水素化合物、第2の炭化水素化合物、モル比及び評価結果を下記表1に示す。 The first and second hydrocarbon compounds used in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2, their molar ratios, and the evaluation results are shown in Table 1 below.
上記表1から、第1の原料供給工程にて芳香族炭化水素化合物及び/または脂環式炭化水素化合物である第1の炭化水素化合物を、第2の原料供給工程にて炭素数1以上4以下の直鎖状炭化水素化合物(第2の炭化水素化合物)を、それぞれ反応系に供給し、第1の炭化水素化合物に対する第2の炭化水素化合物のモル比が70%以上400%以下の範囲内である実施例1~7では、カーボンナノチューブ全体に対する2層構造をもつカーボンナノチューブの比率が75個数%以上、且つ合成速度比率が130%以上であり、2層構造の比率が高いカーボンナノチューブを優れた合成速度にて製造することができた。また、実施例1~7では、カーボンナノチューブの直径のばらつきを防止しつつ、従来と同様に、カーボンナノチューブの平均直径2.0nm程度とすることができた。 As can be seen from Table 1 above, in Examples 1 to 7, in which a first hydrocarbon compound, which is an aromatic hydrocarbon compound and/or an alicyclic hydrocarbon compound, is supplied to the reaction system in the first raw material supply step, and a linear hydrocarbon compound (second hydrocarbon compound) having 1 to 4 carbon atoms is supplied to the reaction system in the second raw material supply step, and the molar ratio of the second hydrocarbon compound to the first hydrocarbon compound is within the range of 70% to 400%, the ratio of carbon nanotubes having a double-walled structure to the total carbon nanotubes is 75% by number or more, and the synthesis rate ratio is 130% or more, and carbon nanotubes with a high ratio of double-walled structure can be produced at an excellent synthesis rate. In Examples 1 to 7, the average diameter of the carbon nanotubes can be about 2.0 nm, as in the conventional method, while preventing variation in the diameter of the carbon nanotubes.
特に、第1の炭化水素化合物に対する第2の炭化水素化合物のモル比が100%である実施例1、3~7では、カーボンナノチューブ全体に対する2層構造をもつカーボンナノチューブの比率が80個数%以上と、2層構造の比率がさらに向上した。また、実施例1、3、4から、第2の炭化水素化合物としてメタン、エチレンを用いると、2層構造の比率がさらに向上した。また、実施例1、5、6から、第1の炭化水素化合物としてトルエンとデカリンを併用すると、2層構造の比率がさらに向上した。また、実施例1、3~5から、第1の炭化水素化合物としてトルエン、第2の炭化水素化合物としてメタン、エチレンを用いると、合成速度がさらに向上した。 In particular, in Examples 1, 3 to 7, where the molar ratio of the second hydrocarbon compound to the first hydrocarbon compound was 100%, the ratio of carbon nanotubes having a two-layer structure to the total carbon nanotubes was 80% or more by number, further improving the ratio of the two-layer structure. In addition, in Examples 1, 3 and 4, the ratio of the two-layer structure was further improved when methane and ethylene were used as the second hydrocarbon compound. In addition, in Examples 1, 5 and 6, the ratio of the two-layer structure was further improved when toluene and decalin were used in combination as the first hydrocarbon compound. In addition, in Examples 1, 3 to 5, the synthesis rate was further improved when toluene was used as the first hydrocarbon compound and methane and ethylene were used as the second hydrocarbon compound.
一方で、第1の炭化水素化合物に対する第2の炭化水素化合物のモル比が500%である比較例1では、カーボンナノチューブ全体に対する2層構造をもつカーボンナノチューブの比率が72個数%と、2層構造の比率が高いカーボンナノチューブを得ることができなかった。また、第1の炭化水素化合物に対する第2の炭化水素化合物のモル比が50%である比較例2では、合成速度比率が130%未満であり、優れた合成速度が得られなかった。 On the other hand, in Comparative Example 1, in which the molar ratio of the second hydrocarbon compound to the first hydrocarbon compound was 500%, the ratio of carbon nanotubes with a two-wall structure to the total carbon nanotubes was 72% by number, and carbon nanotubes with a high ratio of two-wall structure could not be obtained. In Comparative Example 2, in which the molar ratio of the second hydrocarbon compound to the first hydrocarbon compound was 50%, the synthesis rate ratio was less than 130%, and an excellent synthesis rate was not obtained.
本発明のカーボンナノチューブの製造方法は、2層構造の比率が高いカーボンナノチューブを優れた合成速度にて製造できるので、特に、高い導電性が要求される電力線や信号線等の電線の分野で利用価値が高い。
The carbon nanotube manufacturing method of the present invention can produce carbon nanotubes with a high proportion of double-walled structures at an excellent synthesis rate, and is therefore particularly useful in the field of electric wires such as power lines and signal lines, which require high conductivity.
Claims (10)
前記第1の炭化水素化合物とは異なる第2の炭化水素化合物として気相の直鎖状炭化水素化合物を含む第2の原料を反応系に供給する、第2の原料供給工程と、を有し、
前記第1の炭化水素化合物に対する前記直鎖状炭化水素化合物のモル比が、70%以上400%以下であり、
カーボンナノチューブ全体に対する2層構造をもつカーボンナノチューブの割合が75個数%以上であるカーボンナノチューブを得る、カーボンナノチューブの製造方法。 a first raw material supply step of supplying a first raw material containing a first hydrocarbon compound, a catalyst source containing a metal element, and a reaction accelerator to a reaction system;
A second raw material supply step of supplying a second raw material containing a gas-phase linear hydrocarbon compound as a second hydrocarbon compound different from the first hydrocarbon compound to a reaction system,
a molar ratio of the linear hydrocarbon compound to the first hydrocarbon compound is 70% or more and 400% or less;
A method for producing carbon nanotubes , comprising the steps of: obtaining carbon nanotubes in which the proportion of carbon nanotubes having a double-wall structure with respect to the total number of carbon nanotubes is 75% or more .
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