Development of novel chemically modified graphene materials for all-carbon solar cells and fuel cells

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K13985
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 船津 麻美 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 助教 (00758956)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ナノシート / 酸化グラフェン / 二次元 / 修飾 / 積層

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、これまでに、新規化学修飾グラフェン材料を開発するためのベース材料として酸化グラフェンを用いてきた。酸化グラフェン（ＧＯ）は、グラフェン骨格に様々な酸素官能基が付加した構造を持つため、高いプロトン伝導性を示し、更にＧＯを還元したrＧＯは、その還元手法（熱・化学・電気化学・光等）により電子伝導度の制御ができることが確認できている。そのためこれらの特性を活かした燃料電池や太陽電池といったデバイス化への糸口が見出されつつある。一方、ＧＯの官能基に注目し、種々の還元方法を考えた場合その基準となる特性値が定まっていない上、ＧＯの研究は非常に盛んに進んでいるに対してリファレンスとなる理論計算系の報告が少ないことが現状の課題である。
そこで、本研究では、これまでＧＯの各種還元方法に基づいた理論計算、及び様々な化学修飾などにより、新しいＧＯの検討を進めてきた。本年度はＧＯの修飾及びＧＯと比較するために、他の二次元構造を持つナノシートに注目し、これを合成し、ＧＯとの積層、ＧＯとの比較を検討してきた。その中で新しい二次元ナノシートの合成及びＧＯとの積層化に成功した。本研究では、まず初期に、ＧＯの持つ官能基、欠陥等の構造に注目し、理論的な面からＧＯを知り、中盤そして終盤において、ＧＯ化学修飾法及びＧＯの積層化を通じ新しいＧＯの修飾法等を見出すことができたと考えている。