2020 Fiscal Year Annual Research Report
完全な再生可能資源化を目指したリグニンからポリアセニックファイバーへの展開技術
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17H01904
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
森 勝伸 高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 教授 (70400786)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾崎 純一 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (30214125)
板橋 英之 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (40232384)
石井 孝文 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (50750155)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | リグニン / バイオマス / 再資源化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球上で芳香族を最も多く含むリグニンは、生物有機資源、高分子物質のバイオマス原料として期待されている。本研究では、リグニンにFe(II)やCo(II)等の金属イオンを担持させ、低酸素雰囲気で熱処理を行うことによって芳香族が連なるファイバーを生成し、さらに高分子複合材料の補強材料（フィラー）としての可能性を見出すことで、完全なバイオマスの再生可能資源化を目指した。
研究1年目では、樹皮から抽出されたリグニンを、Fe(II)やCo(II)等を含む溶液に投入し、金属担持リグニンを調製し、熱処理を行った結果、芳香族割合の高い炭素材料を得るには1000 ℃以上、かつ短時間（1時間）での熱処理が必要であることが分った。2年目では、0.5 mmol/g Fe(II)を担持したリグニンを1200 ℃、1時間で熱処理すると、導電性の優れた単層グラフェンが生成されていることを発見し、当初の予想よりもはるかに超えた有用な炭素材料を得る方法を見出した。3年目では、ラマン分光法等を用いてグラフェン生成の信憑性を検証し、本法によってグラフェンが明確に存在することを突き止めた。次に得られた炭素材料をフィラーに応用するため熱可塑性樹脂との混錬を試みたが、炭素材料が不活性なこともあり混錬が非常に難しく、強度試験までに至らなかった。一方、電気化学測定装置によって、市販のグラフェン標準試薬と同等の導電性を示すことがわかった。4年目では、リグニンからグラフェンへの生成条件の最適化を行った。特に、グラフェンを得たときに残存する金属粒子を塩酸によって除去してもグラフェン構造が損なわれないことがわかった。
4年間の研究期間にて、計画の一部は次の課題となったが、木質バイオマスからグラフェンを簡単に得る方法を発見したことは、バイオマス研究のブレークスルーテクノロジーに資するものであった。
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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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