| Project/Area Number |
19H02563
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 28030:Nanomaterials-related
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
成塚 重弥 名城大学, 理工学部, 教授 (80282680)
才田 隆広 名城大学, 理工学部, 准教授 (90710905)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
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| Keywords | カーボンナノチューブ / XAFS / EXAFS / 触媒 / CVD / オペランド測定 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，単層カーボンナノチューブ（SWCNT）の構造制御に向け，触媒粒子からのSWCNT生成メカニズムの解明を目的とする。オペランド測定によるEXAFSスペクトル測定を行い，SWCNT生成中の触媒金属粒子の状態（粒径，結晶状態（液相か固相か），炭素固溶状態）を明らかにする。従来の環境型透過電子顕微鏡（TEM）観察では不可能であった，高温領域や高い原料ガス圧力下での触媒金属粒子の状態を分析し，触媒金属粒子の状態がSWCNT構造に与える影響を系統的に明らかにする。本研究の結果，エレクトロニクス応用において重要なSWCNTのカイラリティ制御に向けた指針が得られることが期待できる。
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| Outline of Final Research Achievements |
We performed operando extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) analysis for metal catalysts during single-walled carbon nanotube (SWCNT) growth by alcohol catalytic chemical vapor deposition (ACCVD). We used iron-group elements (Fe, Co, Ni) and platinum-group elements (Ir, Pt) as catalysts for operand EXAFS analysis. Our result showed that iron-group elements were carbonized, while platinum-group elements were kept metallic during SWCNT growth. In addition, carbonization progressed in order of Fe, Co and Ni.Our results showed that behavior of metal nanoparticles in carbonization is different from their bulk state.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
ナノ材料として注目されている単層カーボンナノチューブ（SWCNT）の生成中の触媒粒子の化学状態を，X線吸収分光（XAFS）法を用いて明らかにすることに成功した。SWCNTの作製手法は確立しているが，その生成過程に関しては，未だ不明な点が多く，本研究の成果はSWCNTの実用化に向けて大きな意義があるといえる。また，本研究の結果は高温かつ原料ガス雰囲気下の金属ナノ粒子の化学結合状態がバルク状態とは異なることを示しており，ナノサイズの物質の物性研究において学術的にも重要な成果が得られている。今後のナノ材料の研究の発展に寄与することが期待される。
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