新規CVD法によるシリカ/カーボン複合ナノ-ミクロ空間の構築および特異吸着特性

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17656214
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 木野村 暢一 山梨大学, 大学院・医学工学総合研究部, 教授 (50029732)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 熊田 伸弘 山梨大学, 大学院・医学工学総合研究部, 教授 (90161702) ; 武井 貴弘 山梨大学, 大学院・医学工学総合研究部, 助手 (50324182) ; 米崎 功記 山梨大学, 工学部, 助手 (20377592)
• Keywords: メソポーラスシリカ / メソ孔 / ミクロ孔 / 比表面積 / 細孔容積 / CVD法 / カーボン添着

Research Abstract

本年度は、有機溶媒の種類、熱処理温度および熱処理時間を変数として、メソポーラスシリカのメソ孔という限られた空間中での炭素の生成をCVD法で試みた。用いた有機溶媒はトルエン、ベンゼンおよびヘキサンであり、処理温度は600、700および800℃、処理時間は6、24、48時間であった。
溶媒を変えてCVD処理を施した結果、カーボン添着量はヘキサン>ベンゼン>トルエンの順となった。各々の溶媒について処理時間を一定として処理温度を変えてCVD処理を施した結果、カーボン添着量は800℃>700℃>600℃の順となり、温度が高いほど添着量が多くなることがわかった。また、各々の溶媒について所定の温度で時間を変化させCVD処理を行った結果、カーボン添着量は処理時間を長くするほど増加した。結果として、溶媒がヘキサン、温度が800℃、時間が48時間の場合に最大カーボン添着量(39.1mass%)が得られた。
比表面積および細孔容積はトルエン>ベンゼン>ヘキサンの順となり、カーボン添着量が増加するにつれて比表面積と細孔容積が減少した。また、細孔半径も、添着量が増すと減少した。これらのことからメソ孔内で炭素が添着していると考えられる。ヘキサンの場合にはメソ孔がカーボンによって充填され、比表面積は非常に小さく、細孔半径も正確に決定できなかった。ベンゼンを用い800℃、48時間CVD処理を施した後、水酸化ナトリウム溶液中でシリカを溶解してカーボンのみとした試料の多孔体特性を評価した。この処理により比表面積は539から、603m^2/gへと増加した。解析の結果、処理後の試料には、ミクロ孔とメソ孔が同程度の割合(0.263および0.244cm^3/g)で存在することがわかった。以上、制御されたナノ空間でのCVD処理によりミクロ孔とメソ孔が同程度の割合で存在する特徴ある多孔性炭素が得られることがわかった。