付録
① 銅内包 CNT の超音波処理
S.Wang らの実験[62]を参考にして銅内包CNT の超音波処理を行い、超音波
照射による銅内包CNTの構造変化について検討した。実験方法を以下に示す。
2.1.2において作製した銅内包CNT 50 mg、濃度60％の濃硝酸50 mLを100 mL 丸底フラスコに入れ、超音波洗浄機(アズワン ASU-2)内に設置した。丸底 フラスコの先端にジムロート冷却器を取り付け、冷却水を流しながら超音波を1 時間30分照射した。超音波照射後、冷却水を流したまま1時間放置した。溶液 の酸を除去するために、溶液を遠沈管に入れて遠心分離機(KUBOTA 7780Ⅱ)を 用いて遠心分離を行い、上澄みを取り除いて蒸留水に置き換える操作を 5 回程 度行った。酸を完全に除去した溶液をサンプル瓶に移し、乾燥器(アズワン
DO-450A)を用いて100℃で一晩乾燥させた。乾燥後、サンプル瓶内に残ったも
のを試料とした。
図S1.1：超音波装置の概略図
ジムロート冷却器
銅内包CNT
超音波洗浄機
銅内包CNTを超音波処理した結果のTEM像を図S2(a‐c)に示す。TEM像 から内包銅の溶出、銅ナノ粒子が観察できた。また、わずかではあるが直径が 増加したCNTが観察できた。酸処理を行った場合と比べて、内包銅の溶出また は銅ナノ粒子の溶解が少ないことがわかった。
この結果から、銅内包CNTをテンプレートとしてPAHが吸着することで直 径が変化することが示唆される。
図S1.2：銅内包CNTを超音波処理した後のTEM像
(a) (b)
② 他の炭素材料を硝酸還流した場合の上澄み溶液の分析
銅内包 CNT を還流した場合との比較のため、様々な炭素物質(多層 CNT、
多層 CNT と銅粉末を混ぜたもの、熱処理した銅内包 CNT、炭素粒子、硫化銅
内包CNT)を用いて還流を行った。以下にそれぞれの上澄み溶液の光学写真、吸
光スペクトルを示す。
(ⅰ) 多層CNT、多層CNTと銅粉末を還流した場合
還流後のそれぞれの上澄み溶液の光学写真を図 S2.1、吸光スペクトルを図
S2.2、上澄み溶液を10倍に希釈した場合の吸光スペクトルを図S2.3に示す。
図S2.1 の光学写真から、多層CNT のみを還流した時の上澄み溶液は淡橙色 であり、多層CNTと銅粉末を還流した時の上澄み溶液は緑色であることがわか った。各上澄みの吸光スペクトル(図S2.2, 3)から、二酸化窒素由来の400 nm付 近の裾、硝酸イオン由来の200 nm、300 nm付近のピークが確認できた。また、
多層CNTのみを還流した場合を除いて、銅由来の800 nm付近のブロードなピ ークが確認できた。
図S2.1：還流後の上澄み溶液の光学写真
標準条件 多層CNT 多層CNT + 銅粉末
図S2.2：還流後の上澄み溶液の吸光スペクトル
200 400 600 800 1000
Ab sor bance (a . u.)
Wavelength (nm)
mwcntcu mwcnt standard
200 400 600 800 1000
Ab sor bance (a . u.)
Wavelength (nm)
mwcntcu mwcnt Standard
多層CNT + 銅粉末 多層CNT
標準条件
多層CNT + 銅粉末 多層CNT
標準条件
(ⅱ) 熱処理した銅内包CNTを還流した場合
還流後の上澄み溶液の光学写真を図S2.4、吸光スペクトルを図S2.5、上澄み 溶液を10倍に希釈した場合の吸光スペクトルを図S2.6に示す。
図S2.4 の光学写真から、銅内包CNT を熱処理した後還流した時の上澄み溶 液は黄緑色であることがわかった。上澄みの吸光スペクトル(図 S2.5, 6)から、
銅由来の800 nm付近のブロードなピーク、二酸化窒素由来の400 nm付近の裾、
硝酸イオン由来の200 nm、300 nm付近のピークが確認でき、as-grown銅内包 CNTを還流した場合と比べて、二酸化窒素由来の400 nm付近の裾が小さいこ とがわかった。これは、酸化されやすいアモルファス炭素などが熱処理によっ て減少し、発生する二酸化窒素が減少したためであると考えられる。以下に炭 素と硝酸の化学反応式を示す(式S2.1)。