2020 Fiscal Year Annual Research Report
Design of carbon nanotube-based advanced materials for environmental friendly energy-oriented society
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16H02083
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中嶋 直敏 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 特任教授 (80136530)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白木 智丈 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10508089)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 半導体性ナノチューブ / 選択分離 / フラビン誘導体 / 酸素還元反応 / 酸素発生反応 / 空気ー亜鉛電池 / フラビン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
課題１「次世代のエコエネルギー社会が求める燃料電池触媒の創成」、および、課題２「簡便かつ超高効率での半導体性単層カーボンナノチューブ(SWNT)と金属性SWNTの分離法開発」は、次世代エレクトロニクス、エネルギー、環境分野における革新的エコ素材となる。この２つの課題に焦点を当てて、研究を推進した。成果は以下の通りである。課題１に対して、金属性SWNTと半導体性SWNTの効率的な分離法として、新規フラビン分子を用いた超分子科学的手法を提案し、これにより、金属性SWNTと半導体性SWNTの高効率分離に成功した。具体的には、不斉基を持つ長鎖リボフラビン誘導体を用いてSWNT表面で自己集合させ、高選択的な半導体性SWNTの分離を達成すると共に、この長鎖リボフラビン誘導体が右巻きSWNT／左巻きSWNTの認識能があることを見出した。さらに、分離のメカニズムを解明した。また、分離後、リンスにより簡単にこの長鎖リボフラビン誘導体を除去できることに成功した。課題２に対して、高価な白金を用いないで、安価なニッケル、鉄、硫黄を原料とする新規電極触媒を設計、合成した。具体的には、ポリマー被覆多層カーボンナノチューブ(MWNT)上にNi/Fe-層状複水酸化物を担持し、これに水熱合成法で硫黄をドープした新しい触媒を合成した。触媒のナノ構造は電子顕微鏡、熱重量分析、X線回折、X線光電子分光、X線吸収端微細構造によって解析した。この触媒は、リニアースイープボルタモグラム測定により、酸素還元反応の半端電位が0.80 V vs. RHE、また、10 mA/cm2での酸素発生電位が1.49 V vs. RHEと高い2官能性触媒としての機能を示すことがわかった。この成果は、社会が求める安価な次世代電池開発に重要な知見を与えるものである。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(9 results)
