有機溶媒中の超音波放電プラズマによる金属内包カーボンナノカプセルの作製

有机溶剂中超声放电等离子体制备金属包覆碳纳米胶囊

基本信息

批准号：
17656243
负责人：
柴田悦郎
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

申請者は、微細気泡よりなる超音波キャビテーション場では、絶縁性の有機溶媒中でも安定に低電力で放電プラズマが生起することを研究代表者は見出した。既にこのプロセスにより、有機分子の熱分解によるアモルファスカーボンナノ粒子の作製ならびにカーボンナノカプセルを作製する技術を開発している。本研究では、この安価で簡便なプロセスを用いて、形状ならびに粒径が揃った磁性金属内包カーボンナノカプセルを作製する。内包金属は鉄ならびにコバルトである。形態・構造評価、磁性体評価を行うことにより、耐酸化・耐食性に優れた、磁性材料ならび環境・エネルギー触媒の開発を目指す。本年度は、前年度に引き続き純鉄またはコバルト製の電極およびホーンチップを用いて純金属およびカーバイド内包カーボンナノカプセルを作製し、詳細なキャラクタリゼーションを行った。生成微粒子は、遠心分離回収後、酸処理により粗大不純物金属の除去を行い、キャラクタリゼーション用試料とした。さらに、不活性雰囲気下における熱処理(400,600,900℃)により、内包カーバイド粒子の金属粒子への変換を行った。例えば、鉄電極を用いた場合は炭化鉄内包、コバルト電極の場合は炭化コバルト内包のカーボンナノカプセルが生成するが、上記の熱処理により金属へ分解する。また、簡単な沈降分離によりφ20nmほどのカーボンナノカプセルを分粒することができた。さらに、過酸化水素による酸化法により、混入アモルファスカーボンの除去、ならびに沈降分離・磁力選別によるカーボンンナノカプセルの分粒を行った。

主要研究人员发现，在由微泡组成的超声波空化场中，即使在绝缘有机溶剂中也能以低功率稳定地产生放电等离子体。利用这一工艺，我们已经开发出一种通过有机分子热分解生产无定形碳纳米颗粒和碳纳米胶囊的技术。在本研究中，我们将使用这种廉价且简单的工艺来制造具有均匀形状和粒径的磁性金属封装碳纳米胶囊。所包含的金属是铁和钴。通过评估形貌、结构和磁性材料，我们的目标是开发具有优异抗氧化和耐腐蚀性的磁性材料和环境/能源催化剂。今年，继去年之后，我们使用纯铁或钴电极和喇叭尖端制造了纯金属和碳化物封装的碳纳米胶囊，并进行了详细的表征。通过离心收集产生的细颗粒，然后用酸处理以去除粗杂质金属并用作表征样品。此外，通过在惰性气氛中进行热处理（400、600、900℃），将包封的碳化物颗粒转化为金属颗粒。例如，当使用铁电极时，生成含有碳化铁的碳纳米胶囊，当使用钴电极时，生成含有碳化钴的碳纳米胶囊，但它们通过上述热处理而分解成金属。此外，直径约为20 nm的碳纳米胶囊可以通过简单的沉降来确定尺寸。此外，通过使用过氧化氢的氧化除去混入的无定形碳，并通过沉降分离和磁力分离对碳纳米胶囊进行分级。