專利名稱：碳纖維的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本國際申請根據(jù)35 U. S. C. sect. 119(e)要求2008年6月24日提交的美國臨時申請61/075，210的優(yōu)先權(quán)和根據(jù)35 U. S. C. sect. 119(a)要求2008年6月18日在日本提交的專利申請2008-159788的優(yōu)先權(quán)，將其全部內(nèi)容引入此處以作參考。本發(fā)明涉及碳纖維的生產(chǎn)方法。更具體地，本發(fā)明涉及適合作為用于通過添加至材料如金屬、樹脂和陶瓷等中來改進(jìn)導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等的填料、作為用于FED(場致發(fā)射顯示器)的電子發(fā)射材料、作為用于各種反應(yīng)的催化劑載體、此外作為用于存儲氫氣或甲烷等各種氣體的介質(zhì)或作為電化學(xué)元件如電池和電容器的電極材料使用的碳纖維的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
作為碳纖維的生產(chǎn)方法，已知使用催化劑作為核的生長碳纖維的方法，即所謂的化學(xué)氣相沉積法(下文中稱作CVD法)。作為所述CVD法，已知其中將催化金屬承載于載體上來使用的方法和其中將有機(jī)金屬配合物在氣相中熱分解以產(chǎn)生催化劑而不使用載體的方法(流動氣相法)。作為通過在氣相中產(chǎn)生催化劑的方法(流動氣相法)獲得的碳纖維，PTL5示出通過其中使有機(jī)金屬配合物如二茂鐵和碳源如苯流動，并且碳源使用通過金屬配合物熱分解獲得的金屬顆粒作為催化劑在氫氣氛下熱分解的方法(流動氣相法)獲得的具有金屬元素總含量為0. 3-0. 7質(zhì)量％和過渡金屬元素含量為0. 1-0. 2%的碳纖維。通過該流動氣相法獲得的碳纖維在石墨層中具有許多缺陷，且具有以下問題在未在高溫下熱處理的情況下， 即使作為填料添加至樹脂等中，也不出現(xiàn)導(dǎo)電性的問題。因而，在流動氣相法中，難以便宜地生產(chǎn)具有期望性質(zhì)的碳纖維。另一方面，將使用催化劑載體的方法大致分為(1)使用基板載體的方法；和(2)使用粒狀載體的方法。在使用基板載體的方法(1)的情況下，因?yàn)橐休d的催化金屬的尺寸能夠通過應(yīng)用各種成膜技術(shù)任意控制，所以該方法通常用于研究的實(shí)驗(yàn)室演示。例如，NPL 1公開了使用其中將具有IOnm厚度的鋁層、具有Inm厚度的鐵層和具有0. 2nm厚度的鉬層產(chǎn)生在硅基材上的這些能夠提供具有纖維直徑約為10-20nm的管狀多壁納米管或雙壁納米管。此外，PTL4公開了借助將由Ni、Cr、Mo和Fe的組合或Co、Cu、Fe和Al的組合構(gòu)成的金屬通過濺射法等承載于基板載體上的催化劑。以及PLT4記載了由其制造碳纖維。為了將通過使用基板載體的該方法獲得的碳納米管用作填料添加至樹脂等中，需要與基板分離并收集。如上收集的碳納米管實(shí)質(zhì)上僅含有催化金屬組分作為雜質(zhì)，但是因?yàn)橄鄬τ诖呋瘎┵|(zhì)量的碳納米管生成效率顯著低下，所以在碳納米管中的催化金屬組分含量很可能高。此外，如果該方法要在工業(yè)上利用，因?yàn)槌桥渲么罅炕宸駝t不能確?；灞砻娣e，所以不僅裝置效率低而且需要許多工序如將催化金屬承載于基板上、合成碳納米管和從基板上收集碳納米管等，這是不經(jīng)濟(jì)的，并且仍未實(shí)現(xiàn)工業(yè)利用。另一方面，在使用粒狀載體的方法(2)的情況下，因?yàn)榇呋瘎┹d體的比表面積大于使用基板載體的方法的載體的比表面積，所以不僅裝置效率有利而且能夠應(yīng)用用于各種化學(xué)合成的反應(yīng)器，并且該方法優(yōu)點(diǎn)是不僅能夠?qū)崿F(xiàn)基于批處理的生產(chǎn)方法如基板法而且能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)反應(yīng)。然而，在使用粒狀載體的方法的情況下，催化劑載體不可避免地混入碳纖維產(chǎn)物中，并且難以獲得具有高純度的碳纖維。作為減少通過使用粒狀載體的方法獲得的碳纖維中的雜質(zhì)量的方法，已知(1)在高溫下熱處理的方法；和(2)用酸或堿洗滌和去除的方法，但兩種方法均具有復(fù)雜的工序且不經(jīng)濟(jì)。特別地，在用酸或堿洗滌和去除雜質(zhì)的方法中，因?yàn)樵谠S多情況下碳纖維中的催化劑載體和催化金屬由碳覆膜(carbon overcoat)覆蓋，所以除非碳覆膜通過使用氧化性酸如硝酸或通過進(jìn)行部分氧化而去除否則難以完全地去除雜質(zhì)。如果使用氧化性酸，不僅在載體或催化劑表面上的碳覆膜而且碳纖維自身可能受到損壞并變得有缺陷的。受酸影響的碳纖維可以具有降低的導(dǎo)電性或降低的導(dǎo)熱性，或者至樹脂等中的分散性或填充性能會劣化。提出各種制造碳纖維用催化劑。例如，PTL 1公開了含有Fe元素和選自由V、Nb、 Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc和Re組成的組中的至少一種元素的催化劑。具體地，PTL 1公開了該催化劑通過將由Fe和Mo、Fe和Cr、Fe和Ce或Fe和Mn等的組合構(gòu)成的金屬元素使用浸漬法承載在載體上來獲得。PTL2公開了通過由Fe或Fe和Mo的組合構(gòu)成的具有原纖形成催化性質(zhì)的金屬和載體金屬組分如Al和Mg等的共沉淀獲得的催化劑。其公開了使用該催化劑，能夠獲得具有來自催化金屬的雜質(zhì)含量為1. 1質(zhì)量％以下和來自催化劑載體的雜質(zhì)含量為5質(zhì)量％以下的碳纖維。PTL3公開了通過由Mn、Co和Mo的組合或Mn和Co的組合構(gòu)成的催化金屬組分和載體金屬組分如Al和Mg等的共沉淀獲得的催化劑。專利文獻(xiàn)[PTL1]美國專利 5707916[PTL2]日本專利特開 2003-205239[PTL3]國際公開 W02006/50903[PTL4]美國專利 6518218[PTL5]日本專利特開 2001-80913非專利文獻(xiàn)[NPL1]Chemical Physics Letters 374(2003)，222-228

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題然而，在PTLl中公開的碳纖維的制造方法中，生成效率的溫度依賴性高，并且雜質(zhì)濃度的數(shù)據(jù)散亂大。在利用通過示于PTL2和PTL3中的共沉淀法獲得的催化劑的碳纖維的制造方法中，生成效率低且成本高。此外，獲得的碳纖維具有相對低的導(dǎo)電性。在PTL4 中記載的使用基板載體的方法中，因?yàn)闉榱耸勾呋M分與基板緊密接觸能夠應(yīng)用各種成膜技術(shù)(所述成膜技術(shù)為濺射法和CVD法等)，所以能夠精確地進(jìn)行膜厚度控制和比例控制，這適用于實(shí)驗(yàn)室中碳纖維的研究。然而，其生成效率低，并且其不適于工業(yè)應(yīng)用。此外，如果用作要添加至樹脂的填料，其需要與基板分離，這增加工序數(shù)。在如PTL5中記載的流動氣相法中，通常需要在1000°C以上的高溫反應(yīng)場，并且因?yàn)楂@得的碳纖維含有焦油組分以及碳纖維自身的結(jié)晶性低，所以需要熱處理作為后處理，這增加了制造成本。如上所述，已經(jīng)難以用更低成本獲得當(dāng)用作填料時能夠提供高導(dǎo)熱性和高導(dǎo)電性并且含有低雜質(zhì)含量的碳纖維。本發(fā)明的目的在于提供用于有效地生產(chǎn)碳纖維的方法，在所述方法中，基于每催化劑質(zhì)量的碳纖維生成效率(重量增加)高，生成效率的溫度依賴性低，雜質(zhì)濃度的數(shù)據(jù)散亂小，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性高，在樹脂等中的填充性能和分散性優(yōu)良。用于解決問題的方案作為本發(fā)明人為了完成上述目的深入研究的結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)通過使用下述催化劑進(jìn)行碳纖維的氣相生長反應(yīng)，基于每催化劑質(zhì)量的碳纖維生成效率(重量增加)高，能夠獲得具有少的金屬元素總含量的碳纖維，所述催化劑通過以下獲得將[I]含Co元素的化合物，[II]含有選自由Ti、V、Cr和Mn組成的組中的至少一種元素的化合物，和[III]含有選自由W和Mo組成的組中的至少一種元素的化合物溶解或分散于溶劑中以獲得溶液或分散液；將該溶液或該分散液與粒狀載體混合，然后干燥該混合物。他們還發(fā)現(xiàn)由于碳纖維在樹脂等中的填充性能和分散性優(yōu)良，因此能夠提供高導(dǎo)電性和高導(dǎo)熱性。本發(fā)明作為基于這些發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步研究的結(jié)果而完成。即，本發(fā)明包括以下模式。(1) 一種碳纖維的生產(chǎn)方法，其包括以下步驟將[I]含Co元素的化合物，[II]含有選自由Ti、V、Cr和Mn組成的組中的至少一種元素的化合物，和[III]含有選自由W和Mo 組成的組中的至少一種元素的化合物溶解或分散于溶劑中以獲得溶液或分散液；將粒狀載體用所述溶液或所述分散液浸漬以制備催化劑，和將碳源與所述催化劑在氣相中接觸。(2)在(1)中所述的碳纖維的生產(chǎn)方法，其中元素[I]、元素[II]和元素[III]的總量相對于粒狀載體為1-200質(zhì)量％。(3)在⑴或⑵中所述的碳纖維的生產(chǎn)方法，其中所述載體為氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦、氧化硅、碳酸鈣、氫氧化鈣或氧化鈣。(4)在(1)_(3)中任一項(xiàng)所述的碳纖維的生產(chǎn)方法，其中在所述將碳源與催化劑在氣相中接觸的步驟中的溫度為500°C至1000°C。(5)在(1)_(4)中任一項(xiàng)所述的碳纖維的生產(chǎn)方法，其進(jìn)一步包括在所述將碳源與催化劑在氣相中接觸的步驟之前的所述催化劑的還原處理步驟。(6) 一種復(fù)合材料的生產(chǎn)方法，其包括以下步驟將[I]含Co元素的化合物，[II] 含有選自由Ti、V、Cr和Mn組成的組中的至少一種元素的化合物，和[III]含有選自由W 和Mo組成的組中的至少一種元素的化合物溶解或分散于溶劑中以獲得溶液或分散液；將粒狀載體用所述溶液或所述分散液浸漬以制備催化劑，將碳源與所述催化劑在氣相中接觸以獲得碳纖維；和捏合所述碳纖維和樹脂。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明中碳纖維的生產(chǎn)方法，由于基于每催化劑質(zhì)量的碳纖維生成效率(重量增加)高，并且生成效率的溫度依賴性低，所以能夠以簡單方法廉價地獲得其中作為雜質(zhì)的金屬元素含量少且雜質(zhì)濃度的數(shù)據(jù)散亂小的碳纖維。當(dāng)將通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得大的碳纖維填充至金屬、樹脂和陶瓷等中時， 所述碳纖維能夠均勻地分散，并能夠提供高導(dǎo)熱性和高導(dǎo)電性等，并且不引起通過添加碳纖維至金屬、樹脂和陶瓷等獲得的復(fù)合材料的強(qiáng)度劣化等。此外，通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維適合用作FED (場致發(fā)射顯示器)的電子發(fā)射材料、用作用于各種反應(yīng)的催化劑載體、此外用作用于存儲氫氣或甲烷等各種氣體的介質(zhì)或用作電化學(xué)元件如電池、電容器和混合電容器等的電極材料。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明中的碳纖維生產(chǎn)方法中使用的催化劑通過以下步驟制備將[I]含Co 元素的化合物，[II]含有選自由Ti、V、Cr和Mn組成的組中的至少一種元素的化合物，和 [III]含有選自由W和Mo組成的組中的至少一種元素的化合物溶解或分散于溶劑中以獲得溶液或分散液；將粒狀載體用所述溶液或分散液浸漬。元素[I]為Co。由于在使用Co作為催化金屬元素的主成分的催化劑時生成效率的溫度依賴性小于在使用Fe作為催化金屬元素的主成分的催化劑時生成效率的溫度依賴性，所以使用Co作為催化金屬元素的主成分可能提供具有小的雜質(zhì)濃度波動的碳纖維。元素[II]為選自由Ti、V、Cr和Mn組成的組中的至少一種元素。在元素[II]中， 從生成效率的觀點(diǎn)，優(yōu)選選自由Ti、V和Cr組成的組中的至少一種元素，更優(yōu)選選自由Ti 和V組成的組中的至少一種元素，特別優(yōu)選V。因?yàn)镃r包括具有作為二價、三價和六價的不同氧化數(shù)的多種類型和Mn包括作為二價、四價和七價的氧化數(shù)，所以在催化劑制備中需要控制氧化數(shù)，以及催化劑制備工序會變復(fù)雜，但是當(dāng)使用碳酸鈣載體時Cr提供更高的生成效率。Ti在四價氧化數(shù)的情況下是穩(wěn)定的，不需要上述特別控制以及在不使用復(fù)雜的催化劑制備方法的情況下，催化劑性能是穩(wěn)定的。元素[III]為選自由W和Mo組成的組中的至少一種元素。含元素[I]的化合物、含元素[II]的化合物和含元素[III]的化合物不特別限定，只要它們能在溶劑中溶解或分散即可。例如，含元素[I]的化合物包括硝酸鈷和氯化鈷等。含元素[II]的化合物包括氯化鈦、偏釩酸銨、硝酸鉻、四丁氧基鈦四聚物和硝酸錳等。 含元素[III]的化合物包括四水合七鉬酸六銨和偏鎢酸銨水合物等。這些化合物可以是水合物或無水物。適當(dāng)調(diào)整含元素[I]的化合物、含元素[II]的化合物和含元素[III]的化合物的用量，以致以期望比例含有元素[I]、元素[II]和元素[III]作為催化金屬元素。以期望比例含有的這三種催化金屬元素的組合提供更高的基于每催化劑質(zhì)量的碳纖維生成效率 (重量增加)和更低的生成效率的溫度依賴性，這導(dǎo)致有效地生產(chǎn)具有更少雜質(zhì)的碳纖維。在本發(fā)明中的催化金屬元素的組合包括Co-Ti-Mo、Co-Mn-Mo、Co-V-Mo、Co-Cr-Mo、 Co-Ti-ff, Co-V-ff, Co-Cr-W 和 Co-Mn-W。相對于元素[I]的元素[II]的優(yōu)選量依賴于元素種類而不同。如果元素[II]是 Mn，相對于元素[I]的元素[II]的優(yōu)選量為1-200摩爾％，更優(yōu)選10-150摩爾％，或者特別優(yōu)選50-150摩爾％。如果元素[II]為Ti、V或者Cr，相對于元素[I]的元素[II]的優(yōu)選量為1-100摩爾％，更優(yōu)選5-50摩爾％，或者特別優(yōu)選5-20摩爾％。相對于元素[I]的元素[III]優(yōu)選1-100摩爾％，更優(yōu)選5-50摩爾％，或者還更優(yōu)選5-20摩爾％。當(dāng)選擇各化合物以致元素[I]、元素[II]和元素[III]的比例分別滿足上述范圍時，可以獲得具有較少的金屬元素總含量的碳纖維。此外，如果元素[II]為Mn，相對于元素[I]的元素[II]和元素[III]的總量優(yōu)選不大于150摩爾％。如果元素[II]為Ti、V或者Cr，相對于元素[I]的元素[II]和元素 [III]的總量優(yōu)選不大于30摩爾％。僅需要在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中使用的載體在氣相反應(yīng)溫度區(qū)域內(nèi)是穩(wěn)定的，并且通常使用無機(jī)氧化物和無機(jī)碳酸鹽。例如，能夠列舉為氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化鎂、碳酸鈣、氫氧化鈣、氧化鈣、氧化鍶、氧化鋇、氧化鋅、碳酸鍶、碳酸鋇、氧化硅、硅藻土和沸石等。在它們之中，從降低雜質(zhì)含量的觀點(diǎn)，優(yōu)選氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦、碳酸鈣、氫氧化鈣或氧化鈣。作為氧化鋁，優(yōu)選使用中間狀氧化鋁。此外，從改進(jìn)導(dǎo)熱性的觀點(diǎn)，優(yōu)選含鈣化合物如碳酸鈣、氫氧化鈣或氧化鈣。所述載體優(yōu)選為顆粒狀。元素[I]、元素[II]和元素[III]相對于載體的總承載量優(yōu)選為1-200質(zhì)量％，更優(yōu)選為5-100質(zhì)量％，或還更優(yōu)選為5-70質(zhì)量％。如果承載量過大，制造成本增加并且碳纖維中金屬元素總含量趨高。在制備催化劑的工藝中，將含元素[I]的化合物、含元素[II]的化合物和含元素 [III]的化合物溶解或分散在溶劑中，以獲得溶液或分散液，并將該溶液或分散液與粒狀載體混合，然后干燥所述混合物。催化金屬元素可以通過以下承載于載體上用含有全部含元素[I]的化合物、含元素[II]的化合物和含元素[III]的化合物的液體浸漬粒狀載體；或者通過用含元素[I] 的化合物的液體、含元素[II]的化合物的液體和含元素[III]的化合物的液體以隨機(jī)順序浸漬粒狀載體。為了改進(jìn)催化金屬元素的分散性，可以將分散劑或表面活性劑(優(yōu)選陽離子表面活性劑或陰離子表面活性劑)添加至含催化金屬元素的液體中。在含催化金屬元素的液體中的催化金屬元素濃度可以根據(jù)溶劑和催化金屬種類等適當(dāng)選擇。含有要與載體混合的催化金屬元素的液體的量優(yōu)選對應(yīng)于要使用的載體的液體吸附量。在含催化金屬元素的液體和載體充分混合之后的干燥優(yōu)選在70_150°C下進(jìn)行。在該干燥中可以采用真空干燥。此外，為了獲得適合尺寸，粉碎和分級優(yōu)選在干燥之后進(jìn)行。在本發(fā)明中的碳纖維的生產(chǎn)方法中使用的碳源不特別限定，但是其包括有機(jī)化合物，該有機(jī)化合物包括烷烴如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷和辛烷等；烯烴如丁烯、異丁烯、丁二烯、乙烯和丙烯等；炔烴如乙炔；芳烴如苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、萘、蒽、 乙基苯和菲等；醇如甲醇、乙醇、丙醇和丁醇等；脂環(huán)烴如環(huán)丙烷、環(huán)戊烷、環(huán)己烷、環(huán)戊烯、 環(huán)己烯、環(huán)戊二烯和二環(huán)戊二烯等；枯烯、甲醛、乙醛和丙酮等；以及一氧化碳和二氧化碳等。它們可以單獨(dú)或以兩種以上組合使用。此外，也能夠采用汽油和煤油等作為碳源。在它們之中，優(yōu)選甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、苯、甲苯、甲醇、乙醇和一氧化碳，特別優(yōu)選甲烷、乙烷和乙烯。將催化劑與碳源在氣相中相互接觸的方法能夠通過與常規(guī)已知?dú)庀喾ㄏ嗤姆绞竭M(jìn)行。例如，存在其中將催化劑設(shè)置在加熱至預(yù)定溫度的立式或橫式反應(yīng)器中并將碳源用載氣供給至反應(yīng)器中的方法。催化劑可以設(shè)置在固定床型反應(yīng)器中，其中將該催化劑放置于該反應(yīng)器中的舟 (例如，由石英制成的舟)上，或者可以設(shè)置在流化床式反應(yīng)器中，其中將該催化劑在反應(yīng)器中通過載氣流動。因?yàn)榇呋瘎┛梢詴幱谘趸瘧B(tài)，可以將催化劑在碳源供給之前通過供給含還原性氣體的氣體還原。還原時的溫度優(yōu)選為300-1000°C，或更優(yōu)選為500-700°C，以及還原時間優(yōu)選為10分鐘-5小時，或更優(yōu)選為10-60分鐘。作為載氣，優(yōu)選使用還原性氣體如氫氣。載氣量能夠根據(jù)反應(yīng)模式適當(dāng)選擇，但相對于1摩爾份碳源其優(yōu)選為0. 1-70摩爾份。除了還原性氣體以外，可以同時使用惰性氣體如氮?dú)?、氦氣和氬氣等。此外，在反?yīng)進(jìn)行期間可以改變氣體的相對比例。還原性氣體相對于全部載氣的濃度優(yōu)選為不小于1體積％，更優(yōu)選為不小于30體積％，或特別優(yōu)選為不小于85體積％。在氣相生長中的反應(yīng)溫度優(yōu)選為500-1000°C，或更優(yōu)選550-750°C。在該溫度范圍內(nèi)能夠容易地生成具有多層結(jié)構(gòu)的管狀碳纖維，所述多層結(jié)構(gòu)由其中石墨層以直線狀規(guī)則排列的部分和其中它們不規(guī)則排列的部分構(gòu)成。通過以上方法獲得的碳纖維可以在氦和氬等惰性氣體氛圍中在2000-3500°C下進(jìn)行熱處理。熱處理可以在從一開始的2000-3500°C高溫下進(jìn)行，或溫度可以逐步升高。逐步升溫中的熱處理在通常800-1500°C的第一階段中和在通常2000-350(TC的第二階段中進(jìn)行。通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維具有元素[I]相對于碳纖維的含量優(yōu)選為2質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為1. 3質(zhì)量％以下，還更優(yōu)選為0. 8質(zhì)量％以下，或特別優(yōu)選為0. 4 質(zhì)量％以下。如果碳纖維中包含的元素[II]為Mn，元素[II]相對于碳纖維的含量優(yōu)選為 2質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為1. 3質(zhì)量％以下，還更優(yōu)選為0. 8質(zhì)量％以下，或特別優(yōu)選為0. 4質(zhì)量％以下。如果碳纖維中包含的元素[II]為Ti、V或Cr，元素[II](排除源自載體的金屬元素)相對于碳纖維的含量優(yōu)選為0. 4質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為0. 25質(zhì)量％以下，還更優(yōu)選為0.15質(zhì)量％以下，或特別優(yōu)選為0.08質(zhì)量％以下。元素[III]相對于碳纖維的含量優(yōu)選為0. 4質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為0. 25質(zhì)量％以下，還更優(yōu)選為0. 15質(zhì)量％以下，或特別優(yōu)選為0. 08質(zhì)量％以下。通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維可以含有源自催化劑載體的金屬元素。例如，所述元素包括源自氧化鋁等的Al、源自氧化鋯等的&、源自氧化鈦等的Ti、源自氧化鎂等的Mg、源自碳酸鈣、氧化鈣和氫氧化鈣等的Ca、源自氧化硅和硅藻土等的Si，等等。源自這些催化劑載體的金屬元素可以相對于源自所述催化金屬的元素[I]、元素 [II]和元素[III]的總質(zhì)量優(yōu)選以0. 1-20倍，更優(yōu)選為0. 1-10倍，或特別優(yōu)選為0. 1-5倍包含。源自碳纖維中的載體的金屬元素的含量優(yōu)選為5質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為3質(zhì)量％以下，還更優(yōu)選為2質(zhì)量％以下，或特別優(yōu)選為1質(zhì)量％以下。通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維具有金屬元素總含量優(yōu)選為10質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為5質(zhì)量％以下，還更優(yōu)選為3質(zhì)量％以下，或特別優(yōu)選為2質(zhì)量％以下。此處， 金屬元素總含量為源自催化金屬的元素[I]、元素[II]和元素[III]以及源自載體的金屬元素的總量。如果元素[II]為Mn，源自催化金屬的元素[I]、元素[II]和元素[III]的總含量優(yōu)選為4. 4質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為2. 9質(zhì)量％以下，還更優(yōu)選為1. 8質(zhì)量％以下，或特別優(yōu)選為0.9質(zhì)量％以下。如果元素[II]為Ti、V或Cr，源自催化金屬的元素[I]、元素[II] 和元素[III]的總含量優(yōu)選為2. 8質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為1.8質(zhì)量％以下，還更優(yōu)選為1. 1 質(zhì)量％以下，或特別優(yōu)選為0. 6質(zhì)量％以下。碳纖維中這些金屬元素的含量能夠通過使用ICP-AES (電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜儀)測量由硫硝酸分解碳纖維獲得的溶液來確定。因?yàn)楫?dāng)通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維填充至樹脂等時，其具有低的雜質(zhì)含量和優(yōu)良的分散性，所以能夠大幅改進(jìn)樹脂等的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。此外，即使大量添加本發(fā)明的碳纖維，也能夠抑制樹脂等的機(jī)械強(qiáng)度的劣化。通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維在拉曼光譜分析中的R值優(yōu)選為不大于 0.9，或更優(yōu)選為不大于0.7。R值為通過拉曼分光光譜測量的在1360CHT1附近的峰強(qiáng)度(Id)和在1580CHT1附近的峰強(qiáng)度(Ie)之間的強(qiáng)度比ID/Ie。R值在激發(fā)波長為532nm的條件下使用由Kaiser Optical Systems. Inc.制造的Series 5000確定。R值越小表示碳纖維中石墨層的生長水平越大。如果R值滿足上述范圍，當(dāng)將該纖維添加至樹脂等中時，能夠增加樹脂等的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維的纖維直徑優(yōu)選為5nm以上至IOOnm以下，更優(yōu)選為5nm以上至70nm以下，或特別優(yōu)選為5nm以上至50nm以下。其長徑比優(yōu)選為 5-1000。在通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維的優(yōu)選實(shí)施方案中，石墨層近似平行于纖維軸延伸。本發(fā)明中術(shù)語"近似平行"是指石墨層與纖維軸的傾角在約士 15°的范圍內(nèi)。石墨層的長度優(yōu)選為纖維直徑的0. 02倍以上至15倍以下。石墨層的長度越短， 當(dāng)將碳纖維填充至樹脂等時，碳纖維和樹脂之間的接觸強(qiáng)度變得越高，樹脂和碳纖維的復(fù)合物的機(jī)械強(qiáng)度變得越高。石墨層的長度和石墨層的傾角能夠通過使用電子顯微鏡照片等觀察而確定。通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維的小于纖維直徑2倍長的石墨層數(shù)的比例優(yōu)選為30%以上至90%以下。此外，碳纖維的優(yōu)選實(shí)施方案為在該纖維中心部分處具有空洞的管狀。空洞部可以沿纖維縱向連續(xù)或可以是不連續(xù)的。纖維直徑d和空洞部內(nèi)徑do之間的比(cUd)不特別限定，但其優(yōu)選為0. 1-0. 8，或更優(yōu)選為0. 1-0. 6。通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的管狀碳纖維優(yōu)選具有圍繞空洞部的具有多層結(jié)構(gòu)的殼。例如，其包括具有由結(jié)晶性碳構(gòu)成的殼內(nèi)層和由含碳的熱分解層構(gòu)成的殼外層的那些；和具有其中石墨層平行地規(guī)則排列的部分和其中石墨層任意地不規(guī)則排列的部分的那些。具有由結(jié)晶性碳構(gòu)成的殼內(nèi)層和由含碳的熱分解層構(gòu)成的殼外層的前者碳纖維， 當(dāng)將其填充至樹脂等時，具有更高的碳纖維和樹脂之間的接觸強(qiáng)度，以及樹脂和碳纖維的復(fù)合物的機(jī)械強(qiáng)度變得更高。在具有其中石墨層平行地規(guī)則排列的部分和其中石墨層任意地不規(guī)則排列的部分的碳纖維中，如果由不規(guī)則碳原子排列組成的層厚，纖維強(qiáng)度容易變?nèi)?，而如果由不?guī)則碳原子排列組成的層薄，與樹脂的界面強(qiáng)度容易變?nèi)?。為了增?qiáng)纖維強(qiáng)度和與樹脂的界面強(qiáng)度，優(yōu)選由不規(guī)則碳原子排列組成的層(不規(guī)則石墨層)以適當(dāng)厚度存在，或者厚的不規(guī)則石墨層和薄的不規(guī)則石墨層在單一纖維中混合或分布。通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維的比表面積優(yōu)選為20-400m2/g，更優(yōu)選為 30-350m2/g,或特別優(yōu)選為40-350m2/g。比表面積能夠通過氮吸附的BET法確定。因?yàn)橥ㄟ^本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維至基體如樹脂、金屬和陶瓷等中的分散性優(yōu)良，所以通過具有在樹脂等中含有的碳纖維，能夠獲得具有高導(dǎo)電性或高導(dǎo)熱性的復(fù)合材料。特別地，如果將碳纖維混入樹脂中以得到復(fù)合材料，呈現(xiàn)以下優(yōu)良的效果在本發(fā)明中的碳纖維的添加量為常規(guī)碳纖維添加量的1/2_1/3(以質(zhì)量計)以下時顯示同等的導(dǎo)電性。具體地，用于抗靜電性質(zhì)等的應(yīng)用中的樹脂_碳纖維復(fù)合材料中，除非已經(jīng)含有 5-15質(zhì)量％常規(guī)碳纖維，否則不能獲得期望的導(dǎo)電性等。另一方面，借助使用通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維，以0. 1-8質(zhì)量％混合能夠獲得充分的導(dǎo)電性。如果將其與金屬混合能夠改進(jìn)斷裂強(qiáng)度。不清楚為什么通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維顯示至基體中的優(yōu)良的分散性的原因，但是假定在氣相中碳源的熱分解能適當(dāng)促進(jìn)，并且具有適當(dāng)厚度的熱分解層形成于纖維表面上。添加通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維的陶瓷包括氧化鋁、多鋁紅柱石 (mullite),氧化硅、氧化鋯、碳化硅和氮化硅等。添加至通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維的金屬包括金、銀、鋁、鐵、鎂、鉛、 銅、鎢、鈦、鈮、鉿以及它們的合金和混合物。作為要添加通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維的樹脂，能夠采用熱塑性樹脂或熱固性樹脂任何一種。為了進(jìn)一步改進(jìn)耐沖擊性，能夠采用其中將熱塑性彈性體或橡膠組分添加至以上熱塑性樹脂中的樹脂。在其中分散通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維的樹脂組合物中，可以將其它各種樹脂添加劑在不損害樹脂組合物的性能和功能的范圍內(nèi)配混。所述樹脂添加劑包括例如，著色劑、增塑劑、潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、填料、發(fā)泡劑、阻燃劑和防銹劑等。這些各種樹脂添加劑優(yōu)選當(dāng)制備樹脂組合物時在最后工序中配混。當(dāng)將構(gòu)成其中分散通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維的樹脂組合物的各組分混合和捏合時，優(yōu)選盡可能抑制碳纖維的斷裂。具體地，碳纖維的斷裂比優(yōu)選保持在20% 以下，更優(yōu)選為在15%以下，或特別優(yōu)選為在10%以下。例如，斷裂比通過比較借助電子顯微鏡SEM觀察測量的混合和捏合前后碳纖維的長徑比來確定。為了混合和捏合同時盡可能抑制碳纖維的斷裂，例如，可以使用下列方法。通常，如果將無機(jī)填料在熔融的熱塑性樹脂或熱固性樹脂中捏合，將高剪切施加至凝集的無機(jī)填料以將其解散并微細(xì)化而且以使無機(jī)填料均勻分散于熔融的樹脂中。如果捏合時剪切弱，無機(jī)填料不能充分地分散于熔融的樹脂中，并且不能獲得具有期待的性能和功能的樹脂復(fù)合材料。作為能夠產(chǎn)生高剪切力的捏合機(jī)，在很多情況下使用能夠在同向雙螺桿擠出機(jī)的螺桿元件中施加高剪切的使用磨石機(jī)構(gòu)或采用捏合盤的那些。然而，如果碳纖維在樹脂中捏合，如果將過高剪切施加至樹脂或碳纖維，碳纖維會斷裂，并且不能獲得具有期待的性能和功能的樹脂復(fù)合材料。另一方面，在具有弱剪切力的單螺桿擠出機(jī)的情況中，能夠抑制碳纖維的斷裂，但碳纖維的分散沒有變得均勻。因此，為了實(shí)現(xiàn)均勻分散同時抑制碳纖維的斷裂，優(yōu)選利用不使用捏合盤的同向雙螺桿擠出機(jī)以減少的剪切捏合，利用不施加高剪切的裝置如加壓捏合機(jī)的長時間捏合或利用在單螺桿擠出機(jī)中使用特別的混合元件捏合。此外，為了將碳纖維分散于樹脂中，熔融的樹脂和碳纖維之間的潤濕性是重要的。 通過改進(jìn)潤濕性，對應(yīng)于熔融的樹脂和碳纖維之間界面的面積增加。作為增加潤濕性的方法，存在例如在碳纖維表面的氧化處理的方法。由于通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維可能易于吸入空氣，所以，用通常的單螺桿擠出機(jī)或同向雙螺桿擠出機(jī)難以脫氣，并且可能難以將纖維填充至樹脂中。因而， 作為具有有利的填充性能和能夠盡可能抑制碳纖維的斷裂的捏合機(jī)，優(yōu)選間歇式加壓捏合機(jī)。通過間歇式加壓捏合機(jī)捏合的那些能夠在凝固之前輸入至單螺桿擠出機(jī)以制成顆粒。 除此之外，作為能夠使含大量氣體的碳纖維脫氣和碳纖維高填充的擠出機(jī)，能夠使用往復(fù)運(yùn)動的單螺桿擠出機(jī)(Co-kneader，由Coperion Bus AG制造)。用通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維填充的復(fù)合材料可以適當(dāng)?shù)赜米鞒尚筒牧弦垣@得需要耐沖擊性以及導(dǎo)電性和抗靜電性的產(chǎn)品和組件如用于OA設(shè)備和電子設(shè)備中的組件、導(dǎo)電性包裝組件、抗靜電包裝用組件和汽車組件等。更具體地，復(fù)合材料能夠用于耐久性、耐熱性、表面平滑性優(yōu)良以及穩(wěn)定的電阻特性(electric resistance property)的無縫帶(用于在圖像形成裝置如電子照相復(fù)印機(jī)和激光打印機(jī)等中的感光器、充電帶、轉(zhuǎn)印帶和定影帶等)、具有優(yōu)良的耐熱性和抗靜電性等的托盤和盒體(用于制造、運(yùn)輸或貯存過程中硬盤、硬盤頭或各種半導(dǎo)體組件的加工、洗滌、轉(zhuǎn)移和貯存等)；以及用于靜電涂層的汽車組件和汽車油管。因?yàn)橥ㄟ^本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維具有極少的源自催化劑的金屬雜質(zhì)，如果硬盤、硬盤頭或各種半導(dǎo)體通過使用含碳纖維的復(fù)合材料制造的托盤和盒體運(yùn)輸，在它們之上由金屬離子等引起的污染變得極少。當(dāng)這些產(chǎn)品制造時，可以使用已知的樹脂組合物成型方法。所述成型方法包括注射成型法、中空成型法(hollow molding)、擠出成型法、片料成型法、熱成型法、旋轉(zhuǎn)成型法、層壓成型法和轉(zhuǎn)印成型法等。通過本發(fā)明中的生產(chǎn)方法獲得的碳纖維的應(yīng)用可以延伸至航空航天領(lǐng)域、運(yùn)動領(lǐng)域和工業(yè)材料領(lǐng)域等。在航空航天領(lǐng)域中，能夠提及飛機(jī)一次構(gòu)造材料如主翼、尾翼和機(jī)身等；飛機(jī)二次構(gòu)造材料如副翼、方向舵和升降舵等；飛機(jī)內(nèi)部材料如地板、梁、盥洗室和座椅等；火箭的噴嘴錐體和發(fā)動機(jī)殼體；和人造衛(wèi)星的天線、太陽能電池面板和管桁構(gòu)造材料等。運(yùn)動領(lǐng)域中，能夠列舉釣具的釣竿、卷軸；高爾夫的球桿、球頭、面板、鞋；網(wǎng)球、羽毛球、壁球的球拍；自行車的車架、車輪、把手；快艇、游艇、舟、船桅；棒球棒、滑雪橇、滑雪杖、 劍道的竹劍、日本射箭、箭術(shù)、遙控汽車、兵乓球、臺球和冰球棍等。在工業(yè)材料領(lǐng)域中，能夠列舉汽車的傳動軸、賽車、CNG罐、擾流器、閥帽；摩托車的盔形帽、消聲器蓋；軌道車、直線電動機(jī)車、座椅；纖維組件、機(jī)械組件如板簧、機(jī)械手、軸承、齒輪、凸輪和軸承托等；高速旋轉(zhuǎn)體如離心分離器轉(zhuǎn)子、鈾的濃縮筒、飛輪、工業(yè)輥和軸等；電子和電器組件如拋物線天線、 音箱、VTR組件、CD組件、IC載板和電子裝置外殼等；電化學(xué)元件如電池(鋰離子電池等)和電容器(雙電層電容器和混合電容器等)等的電極；風(fēng)力發(fā)電的葉片和發(fā)動機(jī)艙；壓力容器如液壓缸和罐等；海底油田挖掘機(jī)如立管(riser)和系纜等；化學(xué)裝置如攪拌葉片、管和罐等；醫(yī)療設(shè)備如輪椅、外科手術(shù)用組件、X射線柵、盒體；土木工程和建筑材料如電纜和混凝土補(bǔ)強(qiáng)材料等；辦公設(shè)備如打印機(jī)的軸承、凸輪和外殼等；精密設(shè)備如照相機(jī)組件和車間組件等；防腐裝置如泵組件；和其它的材料如導(dǎo)電性材料、絕緣材料、滑動材料、耐熱材料、充電片、樹脂模具、傘、頭盔、平面發(fā)熱器、眼鏡框和防腐濾器等。以下將示出本發(fā)明的實(shí)施例，并將更具體地描述本發(fā)明。這些實(shí)施例僅出于解釋的目的示出，本發(fā)明根本不受其限定。性質(zhì)等通過以下方法測定。(雜質(zhì)含量)雜質(zhì)含量使用C⑶多元素同時型ICP發(fā)射光譜儀(由Varian Inc.制造VIS TA-PR0)在1200W高頻輸出和5秒測量時間下測量。在石英燒杯中，精確稱量0. Ig碳纖維，并將其進(jìn)行硫硝酸分解。冷卻之后，將其定容50ml體積。將該溶液適當(dāng)稀釋，并且將各元素通過ICP-AES(原子發(fā)射光譜儀)定量。 雜質(zhì)與碳纖維質(zhì)量的質(zhì)量比在表中示出。在表中的“金屬元素合計”是指源自催化劑載體的金屬元素和源自催化金屬的元素[I]、元素[II]和元素[III]的合計，在表中的“元素 [Ι] + [ΙΙ] + [ΠΙ]”是指源自催化金屬的元素[I]、元素[II]和元素[III]的合計，和在表中的“載體”是指源自催化劑載體的金屬元素量。(樹脂分散性)使用具有螺桿直徑為30mm的雙螺桿擠出機(jī)(Japan Steel Works, Ltd. , TEX 30 alfa)，將5質(zhì)量份碳纖維和95質(zhì)量份聚碳酸酯樹脂(由Mitsubishi Engineering Plastics Corporation制造，Iupilon S3000)在270°C溫度下在螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為80rpm的條件下捏合。使用具有三個Φ5mm的孔的方塊進(jìn)行擠出成型以獲得Φ5mmX 150mm的棒。棒的表面用手觸摸，評價凹凸感。S 平滑C:粗糙(重量增加)重量增加由生成的碳纖維的質(zhì)量與所用催化劑的質(zhì)量的比表示(碳纖維的質(zhì)量/ 催化劑的質(zhì)量)。實(shí)施例1 (Co (100) -Ti (10) -Mo (10) / 氧化鏷)在0. 9質(zhì)量份甲醇中，添加和溶解1. 24質(zhì)量份六水合硝酸鈷(II)，并添加0. 3質(zhì)量份70%硝酸溶液。然后，添加和溶解0.10質(zhì)量份四正丁氧基鈦(IV)四聚物以獲得溶液 A0將溶液A滴入1質(zhì)量份氧化鎂(由Ube Material Industries, Ltd.制造；500A) 中并混合?；旌现螅瑢⑵湓?00°c下真空干燥4小時。干燥之后，將其在研缽中粉碎和研磨以獲得粉末A。在0. 9質(zhì)量份水中，添加和溶解0. 075質(zhì)量份四水合七鉬酸六銨(hexaammonium heptamolybdate tetrahydrate)以將溶液B滴入粉末A中并混合?；旌现螅瑢⑵湓?00°C下真空干燥4小時。干燥之后，將其在研缽中粉碎和研磨以獲得催化劑。將含相對于Co為10摩爾％ Mo和10摩爾％ Ti以及25質(zhì)量％ Co的催化劑承載
在氧化鎂上。將稱量的催化劑放置在石英舟上，并將石英舟放置于由石英制成的管狀反應(yīng)器中，并將該反應(yīng)器密封。將反應(yīng)器內(nèi)部用氮?dú)庵脫Q，同時使氮?dú)饬鲃?，將反?yīng)器的溫度經(jīng)60 分鐘由室溫升至690°C。將690°C的溫度保持30分鐘，同時使氮?dú)饬鲃?。在維持690°C的溫度的同時，將氮?dú)馇袚Q為氮?dú)?100體積份)和氫氣GOO體積份)的混合氣體A，并使混合氣體A流動通過反應(yīng)器30分鐘以進(jìn)行還原反應(yīng)。還原反應(yīng)之后，同時維持690°C的溫度，將混合氣體A切換為氫氣Q50體積份)和乙烯氣體Q50體積份)的混合氣體B，并使混合氣體B流動通過反應(yīng)器60分鐘以進(jìn)行氣相生長反應(yīng)。將混合氣體B切換為氮?dú)?，反?yīng)器內(nèi)部通過氮?dú)庵脫Q，并將溫度降至室溫。打開反應(yīng)器，取出石英舟。獲得用催化劑作為核生長的碳纖維。所述碳纖維為管狀，并且其殼為多壁結(jié)構(gòu)。表1 中示出碳纖維的評價結(jié)果。在碳纖維中所含金屬元素的相對比例與催化劑的那些相對比例相同。實(shí)施例2 (Co (100) -V(IO) -Mo (10)/ 氧化鎂)在0. 9質(zhì)量份甲醇中，添加和溶解1. 24質(zhì)量份六水合硝酸鈷(II)，并添加0. 3質(zhì)量份70%硝酸溶液。然后，添加和溶解0. 050質(zhì)量份偏釩酸銨和0. 075質(zhì)量份四水合七鉬酸六銨以獲得溶液。將該溶液滴入1質(zhì)量份氧化鎂(由Ube Material Industries, Ltd.制造；500A) 中并混合?；旌现螅瑢⑵湓?00°c下真空干燥4小時。干燥之后，將其在研缽中粉碎和研磨以獲得催化劑。將含相對于Co為10摩爾％ Mo和10摩爾％ V以及25質(zhì)量％ Co的催化劑承載在
氧化鎂上。使用該催化劑，以與實(shí)施例1中相同的方式獲碳纖維。所述碳纖維為管狀，并且其殼為多壁結(jié)構(gòu)。表1中示出碳纖維的評價結(jié)果。在碳纖維中所含金屬元素的相對比例與催化劑的那些相對比例相同。實(shí)施例3Co (100) -Cr (10) -Mo (10) / 氧化鏷)在1. 2質(zhì)量份水中，添加和溶解1. 24質(zhì)量份六水合硝酸鈷(II)，然后添加和溶解 0. 170質(zhì)量份九水合硝酸鉻(III)和0. 075質(zhì)量份四水合七鉬酸六銨以獲得溶液。將該溶液滴入1質(zhì)量份氧化鎂(由Ube Material Industries, Ltd.制造；500A) 中并混合?；旌现螅瑢⑵湓?00°c下真空干燥4小時。干燥之后，將其在研缽中粉碎和研磨以獲得催化劑。將含相對于Co為10摩爾％ Mo和10摩爾％ Cr以及25質(zhì)量％ Co的催化劑承載
在氧化鎂上。使用該催化劑，以與實(shí)施例1中相同的方式獲碳纖維。所述碳纖維為管狀，并且其殼為多壁結(jié)構(gòu)。表1中示出碳纖維的評價結(jié)果。在碳纖維中所含金屬元素的相對比例與催化劑的那些相對比例相同。實(shí)施例4Co (100) -Mn (60) -Mo (10)/ 氧化鏷)在1. 2質(zhì)量份水中，添加和溶解1. 24質(zhì)量份六水合硝酸鈷(II)，然后添加和溶解0. 73質(zhì)量份六水合硝酸鎂(II)和0. 075質(zhì)量份四水合七鉬酸六銨以獲得溶液。將該溶液滴入1質(zhì)量份氧化鎂(由Ube Material Industries, Ltd.制造；500A) 中并混合?；旌现?，將其在100°c下真空干燥4小時。干燥之后，將其在研缽中粉碎和研磨以獲得催化劑。將含相對于Co為10摩爾％ Mo和60摩爾％ Mn以及25質(zhì)量％ Co的催化劑承載
在氧化鎂上。使用該催化劑，以與實(shí)施例1中相同的方式獲碳纖維。所述碳纖維為管狀，并且其殼為多壁結(jié)構(gòu)。表1中示出碳纖維的評價結(jié)果。在碳纖維中所含金屬元素的相對比例與催化劑的那些相對比例相同。比較例1 (Co (100) -Mo (10) / 氧化鎂)在1. 2質(zhì)量份水中，添加和溶解1. 24質(zhì)量份六水合硝酸鈷(II)，然后添加和溶解 0. 075質(zhì)量份四水合七鉬酸六銨以獲得溶液。將該溶液滴入1質(zhì)量份氧化鎂(由Ube Material Industries, Ltd.制造；500A) 中并混合。混合之后，將其在100°c下真空干燥4小時。干燥之后，將其在研缽中粉碎并研磨以獲得催化劑。將含相對于Co為10摩爾％ Mo以及25質(zhì)量％ Co的催化劑承載在氧化鎂上。使用該催化劑，以與實(shí)施例1中相同的方式獲得碳纖維。表1中示出評價結(jié)果。在碳纖維中所含金屬元素的相對比例與催化劑的那些相對比例相同。表權(quán)利要求
1.一種碳纖維的生產(chǎn)方法，其包括以下步驟將[I]含Co元素的化合物，[II]含有選自由Ti、V、Cr和Mn組成的組中的至少一種元素的化合物，和[III]含有選自由W和Mo組成的組中的至少一種元素的化合物溶解或分散于溶劑中以獲得溶液或分散液；將粒狀載體用所述溶液或所述分散液浸漬以制備催化劑；和將碳源與所述催化劑在氣相中接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維的生產(chǎn)方法，其中元素[I]、元素[II]和元素[III] 的總量相對于所述粒狀載體為1-200質(zhì)量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的碳纖維的生產(chǎn)方法，其中所述載體為氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦、氧化硅、碳酸鈣、氫氧化鈣或氧化鈣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的碳纖維的生產(chǎn)方法，其中在所述將所述碳源與所述催化劑在氣相中接觸的步驟中的溫度為500°C -1000°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的碳纖維的生產(chǎn)方法，其進(jìn)一步包括在所述將所述碳源與所述催化劑在氣相中接觸的步驟之前的所述催化劑的還原處理步驟。
6.一種復(fù)合材料的生產(chǎn)方法，其包括以下步驟將[I]含Co元素的化合物，[II]含有選自由Ti、V、Cr和Mn組成的組中的至少一種元素的化合物，和[III]含有選自由W和Mo組成的組中的至少一種元素的化合物溶解或分散于溶劑中以獲得溶液或分散液；將粒狀載體用所述溶液或所述分散液浸漬以制備催化劑；將碳源與所述催化劑在氣相中接觸以獲得碳纖維；和捏合所述碳纖維和樹脂。
全文摘要
一種碳纖維的生產(chǎn)方法，其包括將[I]含Co元素的化合物，[II]含有選自由Ti、V、Cr和Mn組成的組中的至少一種元素的化合物，和[III]含有選自由W和Mo組成的組中的至少一種元素的化合物溶解或分散于溶劑中以獲得溶液或分散液的步驟；將粒狀載體用所述溶液或所述分散液浸漬以制備催化劑的步驟；和將碳源與所述催化劑在氣相中接觸的步驟。
文檔編號B01J23/887GK102203332SQ20098012310
公開日2011年9月28日 申請日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者北崎昭弘, 神原英二 申請人:昭和電工株式會社