ナノカーボン融合マテリアルの形態制御と機能設計

• Project Area: Fusion Materials: Creative Development of Materials and Exploration of Their Function through Molecular Control
• Project/Area Number: 23107522
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 高口 豊 岡山大学, 環境生命科学研究科, 准教授 (10293482)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2012: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2011: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: カーボンナノチューブ / フラーレン / 融合マテリアル / 光触媒 / 光機能材料 / ハイブリッド / シリカ / 炭酸カルシウム / ナノハイブリッド / 水素 / 光電変換

Outline of Annual Research Achievements

１）フラロデンドリマーを利用したカーボンナノチューブ/炭酸カルシウム融合マテリアルの合成と形態制御
本研究者はこれまでに、単層カーボンナノチューブ（SWCNTs）とフラロデンドロンとを混合するだけで、SWCNT表面がデンドリマー型置換基により修飾されたSWCNT/フラロデンドロン超分子複合体が得られることを見出している。この超分子複合体表面には多数のカルボキシル基（-COOH基）が存在し、無機イオンへの配位サイトとして働くため、様々な無機材料との融合が可能である。そこでSWCNT/フラロデンドロン超分子複合体をscaffoldに用いた融合マテリアルの合成について検討するため、炭酸カルシウム融合マテリアルの合成について検討した。興味深いことに均一な粒子径を持つコアシェル型のmicrosphereが得られることが分かった。これまでこうしたコアシェル型のSWCNT/炭酸カルシウムハイブリッドの報告例は無く、バイオミネラリゼーションに倣った融合マテリアル作製法の有用性を明らかにすることができた。

２） 単層カーボンナノチューブ光触媒の開発
本研究者は昨年度SWCNT/フラロデンドロン/SiO2融合マテリアルを光触媒として用いることで、水の光分解による水素発生量量子収率0.31を達成している。こうした高い量子収率は、ナノ同軸ケーブル構造という融合マテリアルのナノ構造に起因すると考えられるが、用いる材料の組み合わせによりさらなる高性能化が期待される。そこで、本年度は、量子収率の向上を目指し、利用するSWCNTの種類が性能にどのように影響するかを調べたところ、水素発生効率を従来に比べ50％以上向上することに成功し、量子収率0.43という値を得た。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] alpha-SUBSTITUTED UNSYMMETRICAL PHTHALOCYANINES WITH ONE THROUGH THREE TTF UNITS AND THEIR OPTICAL AND ELECTROCHEMICAL PROPERTIES (2013)
  • Author(s): Takeshi Kimura
  • Journal Title: Heterocycles Volume: 86 Issue: 4 Pages: 679-686
  • DOI: 10.1080/10426507.2012.729115
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation and Optical and Electrochemical Properties of Unsymmetrical Phthalocyanines with One or Two the TTF Units (2012)
  • Author(s): Takeshi Kimura
  • Journal Title: Heterocycles Volume: 84 Issue: 1 Pages: 333-337
  • DOI: 10.3987/com-11-s(p)42
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication of Novel Core-shell Microspheres Consisting of Single-Walled Carbon Nanotubes and CaCO3 through Biomimetic Mineralization (2012)
  • Author(s): Tomoyuki Tajima
  • Journal Title: Polymer Journal Volume: 44 Issue: 6 Pages: 620-624
  • DOI: 10.1038/pj.2012.36
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and Characterization of 2,3,9,10-Tetradendronized Pentacene (2012)
  • Author(s): 田嶋智之、山川昇生、福田圭太郎、林 勇樹、中野正浩、高口 豊
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 41巻(12号) Issue: 12 Pages: 1622-1624
  • DOI: 10.1246/cl.2012.1622
  • NAID: 10031135771
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Poly(amidoamine) Dendrimer with a Diphenyl Diselenide Core (2011)
  • Author(s): Tomoyuki Tajima, Yukie Yamaguchi, Yo-hei Shiomoto, Yutaka Takaguchi
  • Journal Title: Phosphorus, Sulfur and Silicon Volume: 186 Issue: 1 Pages: 2-11
  • DOI: 10.1080/10426501003767102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation and Electrochemical and Optical Properties of α-Octaalkylphthalocyanines with Four Fused TTF Units (2011)
  • Author(s): Takeshi Kimura, Toshiharu Namauo, Kaori Amano, Nobuhiro Takahashi, Yutaka Takaguchi, Tomonori Hoshi, Nagao Kobayashi
  • Journal Title: J.Porphyrins and Phthalocyanines Volume: 15 Pages: 547-554
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photosensitized Hydrogen Evolution from Water Using a Single-Walled Carbon Nanotube/Fullerodendron/SiO2 Coaxial Nanohybrid (2011)
  • Author(s): Tomoyuki Tajima, Wakako Sakata, Takaaki Wada, Akira Tsutsui, Shunsuke Nishimoto, Michihiro Miyake, Yutaka Takaguchi
  • Journal Title: Adv.Mater. Volume: 23 Issue: 48 Pages: 5750-5754
  • DOI: 10.1002/adma.201103472
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] デンドリマーで切り拓くナノハイブリッド材料化学 (2011)
  • Author(s): 高口豊
  • Journal Title: 化学と教育 Volume: 59 Pages: 412-413
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] デンドリマー型置換基を持つ光反応性分子の合成と性質 (2011)
  • Author(s): 高口豊, 田嶋智之
  • Journal Title: 有機合成化学協会誌 Volume: 69 Pages: 705-714
  • NAID: 10028294138
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Synthesis and Photoproperties of Nanohybrids Based on Nanocarbon Materials (2012)
  • Author(s): Yutaka Takaguchi
  • Organizer: JSPS-UDS Joint Seminar
  • Place of Presentation: Strasbourg, France(招待講演)
  • Year and Date: 2012-03-20
• [Presentation] ナノカーボン融合マテリアルの合成と光機能 (2012)
  • Author(s): 高口豊
  • Organizer: 高分子学会中国四国支部高分子研究会
  • Place of Presentation: 西条(広島)
  • Year and Date: 2012-03-16
• [Presentation] ナノカーボン融合マテリアルの合成と光機能 (2011)
  • Author(s): 高口豊
  • Organizer: 産総研講演会
  • Place of Presentation: つくば(茨城)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-16
• [Presentation] Photosensitized Hydrogen Evolution from Water Using Single-Walled Carbon Nanotube/Fullerodendron/SiO2 Coaxial Nanohybrid (2011)
  • Author(s): Yutaka Takaguchi, Wakako Sakata, Takaaki Wada, Tomoyuki Tajima
  • Organizer: 1st International Fusion Materials Symposium
  • Place of Presentation: 鳥羽(三重)
  • Year and Date: 2011-11-17
• [Presentation] 単層カーボンナノチュブ/フラロデン/Ptナノハイブリットを利用した光水素発生 (2011)
  • Author(s): 和田卓聡, 田嶋智之, 内田哲也, 高口豊
  • Organizer: 第60回高分子討論会
  • Place of Presentation: 岡山(岡山)
  • Year and Date: 2011-09-29
• [Presentation] 単層カーボンナノチューブ/フラロデンドロン超分子複合体を触媒として用いた光水素発生 (2011)
  • Author(s): 高口豊
  • Organizer: 第60回高分子討論会
  • Place of Presentation: 岡山(岡山)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-28
• [Presentation] デンドリマーを利用した半導体材料複合化と光機能 (2011)
  • Author(s): 高口豊
  • Organizer: 日本化学会中国四国支部愛媛地区化学講演会
  • Place of Presentation: 松山(愛媛)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-14
• [Presentation] Optically Pure Fullerodendron Formed by Diastereoselective Diels-Alder Reaction (2011)
  • Author(s): Yutaka Takaguchi, Nobuhiro Takahashi, Naoki Tsugawa, Tomoyuki Tajima
  • Organizer: 219th ECS Meeting
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
  • Year and Date: 2011-05-03
• [Remarks] TAKAGUCHI Laboratory
  • URL: http://www.yuki.ecm.okayama-u.ac.jp/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.yuki.ecm.okayama-u.ac.jp/