第五章 銅ニッケル合金内包カーボンナノチューブ
5.2. Ni-Cu 合金内包カーボンナノ/マイクロチューブの創成
5.2.2. 光学顕微鏡と電子顕微鏡による CNMT の形態と構造観察
82
83
こ の 繊 維 状 の 形 成 物 を ，S E M - E D X を 用 い て 元 素 分 析 を 行 っ た ． 図 5 . 7 が
S E M - E D X に よ る E D X 元 素 マ ッ ピ ン グ で あ る ． 図( a )が 二 次 電 子 像 で 通 常 の
S E M 像 ，( b )は C u を ，( c )は 合 金 を 包 ん で い る C を ，( d )は N i を 表 し て い る ．
S E M 像 で 白 い コ ン ト ラ ス ト の 部 分 と C u 及 び N i の 像 が 重 な る よ う に な り ，
繊 維 状 の 形 成 物 の 存 在 す る 部 分 に C が 重 な っ て い る こ と か ら ，中 空 構 造 を も っ た 繊 維 状 の 内 部 に N i - C u 合 金 が 内 包 し て い る と い う こ と が 言 え る ．ゆ え に ， こ の 形 成 物 は N i - C u 合 金 内 包 C N M T で あ る ．
84
10 µm
図 5 . 6 S E M に よ る N i - C u 合 金 箔 の 観 察 と 繊 維 状 の 生 成 物
図 5 . 5 光 学 顕 微 鏡 に よ る N i - C u 合 金 箔 の 観 察
85
図 5 . 7 S E M - E D X に よ る N i - C u 合 金 内 包 C N M T の 元 素 分 析
Carbon
Copper
Nickel
5 µm
(a) (b)
(c) (d)
86
次 に ， こ の N i - C u 合 金 内 包 C N M T の 構 造 を 知 る た め に T E M 観 察 と 制 限 視 野 電 子 回 折 を 行 っ た 結 果 が 図 5 . 8 で あ る ． 左 図 が T E M 像 で ， 右 図 が そ の 制 限 視 野 電 子 回 折 で あ る ．T E M 像 に て 黒 い コ ン ト ラ ス ト の 強 い 部 分 は N i - C u 合 金 部 分 で あ る ． そ の 径 は 1 0 6 . 5 8 n m 程 度 で あ り ，C N M T の 厚 さ 2 7 . 2 8 n m に 包 ま れ 全 体 の 外 径 は 1 3 3 . 8 6 n m に な っ て い る ． グ ラ フ ァ イ ト の 層 間 距 離 が
0 . 3 4 n m な の で C N M T の 層 数 は 約 4 0 層 で あ る ．こ れ ま で に 得 ら れ て い る 内 包
C N T よ り は 構 造 が 僅 か に 歪 ん で い る こ と か ら ，最 外 殻 の グ ラ フ ェ ン 層 に も 剥
が れ が 見 ら れ た ．
こ の 内 包 さ れ た N i - C u の 結 晶 構 造 は 右 図 に 示 す よ う に 単 結 晶 の 回 折 パ タ ー ン を 示 し た ． 各 輝 点 に a ~ g，G 1 と G 2 の 記 号 に 対 応 す る 格 子 間 隔 を ま と め た も の が 表 5 . 1 で あ る ．N i の 格 子 定 数 が 3 . 5 2 4 Å で あ る の に 対 し ，C u の 格 子 定 数 は 3 . 6 1 4 Å で あ る た め ， ど の 輝 点 も f c c 構 造 の C u も し く は N i と 同 定 さ れ る た め ， 置 換 型 合 金 で あ る こ と が 電 子 回 折 像 か ら 分 か る ．G 1 は グ ラ フ ァ
イ ト( 0 0 2 )面 を G 2 は( 0 0 4 )面 を 表 し て い る ．電 子 線 に よ る 中 心 の ス ポ ッ ト 付 近
50 nm
106.58 nm
133.86 nm 最外殻のグラフェン
の剥がれ
a b
c G1
G2
d
e f
g
図 5 . 8 T E M に よ る N i - C u 合 金 内 包 C N M T の 観 察 と 制 限 視 野 電 子 回 折
87
に 多 結 晶 構 造 を 表 す デ バ イ リ ン グ が c と d 及 び e の 位 置 に あ る た め N i - C u 合
金 は( 1 1 1 )面 と( 3 1 1 )面 の 単 結 晶 と 多 結 晶 を 有 す る 構 造 を し て い る ．ま た N i - C u
合 金 内 包 C N M T の 軸 方 向 に( 1 1 1 )面 が 配 向 し て お り ， こ れ は C N M T の 内 壁 に
も( 1 1 1 )面 が 接 す る 事 に な る ． こ の こ と が 表 す の は ，( 1 1 1 )面 が C N M T 内 壁 に
接 し て い る こ と で ，C N T 形 成 に 関 し て 触 媒 の 表 面 構 造 依 存 性 の 大 き さ が 作 用
し ，C N T 形 成 を 促 し た た め ， こ の よ う に 長 い C N M T の 形 成 が 起 こ っ た と 考
え ら れ る[ 5 . 5 ]．
【 FE-TEM による観察】
及び
【制限視野電子回折】
内包された NiCu は不均 質であったが、電子回折 図形は多結晶の環状回折 図形と fcc 単結晶の点状 回折図形が CNT 軸方向に
表れている。
記号
格子間距離[Å] 面方位 Ni (fcc)
[Å]
Cu (fcc) [Å]
a 0.729 420 0.788 0.808
b 1.081 311 1.062 1.090
c 2.025 111 2.034 2.087
d 2.021 111 2.034 2.087
e 1.081 311 1.062 1.090
f 1.031 222 1.017 1.044
g 0.731 420 0.788 0.808
G1 3.407 002(Graphite: 3.354)
G2 1.725 004(Graphite:1.677)
50 nm
106.58 nm
133.86 nm 最外殻のグラフェン
の剥がれ
表 5 . 1 制 限 視 野 電 子 回 折 の 回 折 ス ポ ッ ト の 同 定
88