Title
Vapor phase preparation, morphology, microstructure and growth
mechanism of carbon nanocoils/microcoils with various
coiling-chirality patterns( 内容の要旨(Summary) )
Author(s)
楊, 少明
Report No.(Doctoral
Degree)
博士(工学) 乙第045号
Issue Date
2004-03-25
Type
博士論文
Version
URL
http://hdl.handle.net/20.500.12099/1717
※この資料の著作権は、各資料の著者・学協会・出版社等に帰属します。氏 名(本籍) 学 位 の 種 類 学位授与番号 学位授与日付 専 攻 学位論文題目 楊 少 明(中国) 博 士(工学) 乙第 45 号 平成16 年 3 月 25 日 物質工学専攻
Vapor phase preparation,mOrphology,microstructure and growth mechanism of carbon nanocoils/microcoils with various coiling-Chirality patterns (種々のコイリングーキラリティーを持つカーボンナノコイル/マイクロコイ ルの気相合成､モリフォロジー､微細構造､及び成長メカニズム) 学位論文審査委員 (主査)教 授 元 島 栖 二 .(副査)教 授 杉 義 弘 教 授 三 輪 葺
論･文内容の要旨
本論文は､特異的な3D-ヘリカル/らせん構造を持つカーボンナノコイル/マイクロコイ ルの合成法､モルフォロジー､微細構造､成長機構などに関するもので､全部で11牽から構 成されている｡第1章において､一般的な薪炭素系材料であるプレカーサ一法炭素繊維､気相 成長炭素繊維､フラーレン､カーボンナノチューブなどについてレビューした｡第2章におい て､鉄合金を触媒としたカーボンナノコイルの合成条件及び得られたコイルの様々なモルフォ ロジーについて検討を行った｡第3章において､カーボンマイクロコイルとツイスト状カーボ ンナノコイルとのモルフォロジーの比較検討を行った｡第4章において､ステンレススチール を触媒としたカーボンナノコイルの合成条件の検討し､得られたコイルのモルフォロジーおよ び成長メカニズムの検討を行った｡第5章において､鉄系触媒を用いて得られるジグザグ状カ ーボンナノファイバーのモルフォロジー及び成長メカニズムについて検討を行った｡第6章に おいて､WS2触媒を用いたカーボンマイクロコイル/ナノコイルの合成とそのモルフォロジ ーについて検討を行った｡第7章において､種々の触媒を用いて得られるコイル中の巻き方向 (コイリング･キラリティー)変化の現象について検討し､その詳細なモルフォロジーの親察 を行い､キラリティー変化の新たなメカニズムを提案した｡第8章において､Ni触媒を用い た超弾力性カーボンマイクロコイルの合成条件､モルフォロジー､成長メカニズム､及び特性 について検討を行った｡第9章において､カーボンマイクロコイル先端のモルフォロジーと成 長メカニズムについて検討を行った｡第10章において､マイクロソレノイド及びネガティプ マイクロコイルの合成とモルフォロジーについて検討を行った｡第11章において､これらを 総括した｡ 本論文は､以下のように総括･要約することができる｡ コイル径が〃m∼nmオーダーの3D-ヘリカル/らせん構造を持つカーボンナノコイル/マ イクロコイルの合成法､モルフォロジー､微細構造､成長メカニズム､特性などについて研究 し､以下のような多くの知見を得ている｡①Fe合金触媒を用い､ツイスト状カーボンナノコ イル､ジグザグ状カ⊥ボナノファイバー､及びスプリング状カーボンコイルの大量合成に成功 し､その詳細な合成条件を明らかにした｡_②ツイスト状カーボンナノコイル先端の触媒粒表面に､擬液相状薄膜が存在し､この部分の成分･組成の違いが､触媒活性の異方性をもたらすこ とを明らかにした｡③ツイスト状あるいはコイル内径の小さなナノコイルでは､しばしばコイ ルの巻き方向(コイリング･キラリテイ)が反転する現象を見出し､その反転メカニズムを提 案した｡④ナノコイルはマイクロコイルより､結晶性が高いことを見出した｡⑤2段合成法 (通常の反応温度(約750℃)で二重らせん構造のヲイルを合成後､反応温度を錮0℃以上に 上げてコイル表面に熱分解炭素膜(Py-C)を析出)によりマイクロソレノイドが､またこれを空 気中で温度を制御しながら部分酸化させさせると､二重ネガティプカーボンマイクロコイルが 得られることを世界で初めて見出した｡⑥Ni､Fe･基,WS2,W+WS2触媒などを用い､特定条 件下で反応を行うと､コイル径が通常のコイルより大きく(>10pm)､元のコイル長さの数倍 から十倍伸びる超弾力性コイルの合成に成功した｡
論文審査結果の要旨
本論文は､特異的な3D-ヘリカル/らせん構造を持つカーボンナノコイル/マイクロコイルの合成法､モルフォロジー､微細構造､成長機構などに関するもので､全部で11
章から構成されている｡第1章において､一般的な薪炭素系材料であるプレカーサ一法炭 素繊維､気相成長炭素繊維､フラーレン､カーボンナノチューブなどについてレビューした｡第2章において､鉄合金を触痍としたカーボンナノコイルの合成条件及び得られたコ
イルの様々なモルフォロジーについて検討を行った｡第3章において､カーボンマイクロコイルとツイスト状カーボンナノコイルとのモルウォロジーの比較検討を行った｡第4章
において､ステンレススチールを触媒としたカーボンナノコイ/レの合成条件の検討し､得 られたコイルのモルフォロジーおよび成長メカニズムの検討を行った｡第5章において､鉄系触媒を用いて得られるジグザグ状カーボンナノファイバーのモ/レフオロジー及び成
長メカニズムについて検討を行った｡第6章において､WS2触媒を用いたカ､-ボンマイ クロコイル/ナノコイルの合成とそのモルフォロジーについて検討を行った｡賃7章にお いて､種々の触媒を用いて得られるコイル中の巻き方向(コイリング･キラリティー)変 化の現象について検討し､その詳細なモルフォロジーの観察を行い､キラリティー変化の 新たなメカニズムを提案した｡第8章において､Ni触媒を用いた超弾力性カーボンマイク 自コイルの合成条件､モルフォロジー､成長メカニズム､及び特性について検討を行った｡ 第9章において､カーボンマイクロコイル先端のモルフォロジーと成長メカニズムについ て検討を行った｡第10章において､マイクロソレノイド及びネガティプマイクロコイルの合成とモルフォロジーについて検討を行った｡第11章において､これらを総括した｡
本論文は､以下のように総括･要約することができる｡ コイル径が〟m∼nmオーダーの3D-ヘリカル/らせん構造を持つカーボンナノコイル/ マイクロコイルの合成法､モルフォロジー､微細構造､成長メカニズム､特性などについ て研究し､以下のよ▲ぅな多くの知見を得ている･｡①Fe合金触媒を用い､ツイスト状カー ボンナノコイル､ジグザグ状カーボナノファイバー､及びスプリング状カーボンコイルの 大量合成に成功し､その詳細な合成条件を明らかにした｡･②ツイスト状カーボンナノコイ ル先端の触媒粒表面に､擬液相状薄膜が存在し､この部分の成分･組成の違いが､触媒活性の異方性をもたらすことを明らかにした｡③ツイスト状あるいはコイル内径の′J､さなナ ノコイルでは､しばしばコイルの巻き方向(コイリング･キラリテイ)が反転する現象を 見出し､その反転メカニズムを提案した｡④ナノコイルはマイクロコイルより､結晶性
