熱フィラメントCVD法による金属内包フラーレンの合成

热丝CVD法合成内嵌金属富勒烯

基本信息

批准号：
16750115
负责人：
岡崎俊也
金额：
$ 2.18万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)熱フィラメントCVD法を用いて、フラーレンを合成することに成功した。従来、フラーレンは、減圧下の不活性ガス雰囲気中において、炭素および金属触媒を用い、直流アーク放電やレーザー蒸発をすることによって、合成されていた。しかし、これらの方法では原料に比較的高価なグラファイトを用い、また生産量も限られているため、それらに代わる安価な大量合成法が望まれていた。トルエンなどの有機溶媒を燃やす燃焼法によって、フラーレン合成が行われているが、この方法では金属などを内包した金属内包フラーレンを合成することは難しい。このように従来法では困難であった、合成効率のよい、安価なフラーレン、カーボンナノチューブ合成法として、熱フィラメントCVD法を開発した。この方法では、低圧下の有機溶媒蒸気中で金属フィラメントを通電加熱して、有機分子を熱分解し、フラーレンを合成した。そして、HPLCによる分離を試み、C60のバルク量生成を確認した。(2)金属内包フラーレンやカーボンナノチューブからの発光過程を蛍光測定装置を用いて調べた。特に、CVD法およびレーザー蒸発法で合成されたSWNTsについて、広範囲に(直径0.8-1.4nm)その発光特性を調べた。これによって明らかになったSWNTの発光特性として以下の3点があげられる。(1)タイプIに分類される半導体SWNTsの発光強度はタイプIIのそれよりも大きい(2)カイラル角が30°に近づくほど発光強度は強くなる(3)ジグザグナノチューブの発光が観測されない。そして、理論モデルと詳細に比較・検討した。また、電子顕微鏡観測により割り出した直径分布とも比較した。その結果、0.3nm以上の直径分布幅をもつSWNTsについて、発光マップから構造分布を求める場合には特に注意が必要であることがわかった。直径の細いSWNTsが優先的に溶液中に溶かされるためである。

（1）使用热丝CVD方法成功合成了富勒烯。从传统上讲，富勒烯是通过在降压下的惰性气体气氛中使用碳和金属催化剂的直流电流排放或激光蒸发合成的。但是，这些方法将相对昂贵的石墨作为原材料，并且生产量受到限制，因此需要一种廉价的质量合成方法来替代这些方法。富勒烯合成是通过燃烧甲苯等有机溶剂的燃烧方法进行的，但是使用这种方法，很难合成含有金属的金属封装的富勒烯。因此，热丝CVD方法是作为合成效率和廉价方法的富勒烯和碳纳米管的廉价方法而开发的，这对于常规方法很难。在这种方法中，金属丝通过在低压下通过有机溶剂蒸气中的电导传导加热，并将有机分子硫化为合成富勒烯。然后，通过HPLC尝试了分离，并确认了大量C60的生产。（2）使用荧光测量装置研究了金属封装的富勒烯和碳纳米管的发射过程。特别是，研究了通过CVD方法和激光蒸发方法合成的SWNT的发射特性在较大范围内（直径0.8-1.4 nm）。这揭示了下面列出的SWNT发光特性的三个点。（1）被归类为I型的半导体SWNT的发射强度大于II（2）型（2）的发射强度，随着手性角接近30°（3）未观察到锯齿形纳米管的发光。然后，与理论模型详细进行了比较和检查。它也与通过电子显微镜观测值确定的直径分布进行了比较。结果，在确定直径分布宽度为0.3 nm或更多的SWNT的SWNT的结构分布时，需要特别注意。这是因为窄直径SWNT优先溶于溶液中。

项目成果

期刊论文数量（18）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

化学フロンティア(15)「ナノカーボン」第18章ピーポッド:合成,評価とデバイス応用

化学前沿（十五）《纳米碳》第十八章 Peapod：合成、评价及器件应用

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
影响因子：
0
作者：
K.Iwasaki;S.Hino;D.Yoshimura;B.Cao;T.Okazaki;H.Shinohara;岡崎俊也
通讯作者：
岡崎俊也

カーボンナノチューブからのバンド間発光

碳纳米管的带间发射

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
New Diamond 80
影响因子：
0
作者：
T.Okazaki;T.Saito;K.Matsuura;M.Yumura;R.Saito;S.Iijima;et al.;岡崎俊也
通讯作者：
岡崎俊也

Photoluminescence Mappings of "As-Grown" Single-Walled Carbon Nanotubes : A Comparison with Micelle-Encapsulated Nanotube Solutions

“生长的”单壁碳纳米管的光致发光图：与胶束封装的纳米管解决方案的比较

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Nano Lett. 5
影响因子：
0
作者：
T.Okazaki;T.Saito;K.Matsuura;M.Yumura;S.Iijima;et al.
通讯作者：
et al.

Fabrication and Characterization of Peapod Field-Effect Transistors Using Peapods Synthesized Directly on Si Substrate

使用直接在硅衬底上合成的豆荚的豆荚场效应晶体管的制造和表征

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
J.Jpn.Appl.Phys. 44
影响因子：
0
作者：
Y.Kurokawa;Y.Ohno;T.Okazaki;H.Shinohara;T.Mizutani;et al.
通讯作者：
et al.

Purification and characterization of double-wall carbon nanotubes synthesized by catalytic chemical vapor deposition on mesoporous silica

DOI：
10.1016/j.cplett.2005.11.018
发表时间：
2006-02
期刊：
Chemical Physics Letters
影响因子：
2.8
作者：
P. Ramesh;T. Okazaki;T. Sugai;J. Kimura;N. Kishi;Ken-ichi Sato;Yuji Ozeki;H. Shinohara
通讯作者：
P. Ramesh;T. Okazaki;T. Sugai;J. Kimura;N. Kishi;Ken-ichi Sato;Yuji Ozeki;H. Shinohara