2020 Fiscal Year Research-status Report
Tuning topology of graphene toward new class of Graphene properties based on chemical modification strategy
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19K05410
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
高井 和之 法政大学, 生命科学部, 教授 (80334514)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石黒 康志 法政大学, 生命科学部, 助手 (20833114)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | グラフェン / 炭素触媒 / 酸性官能基 / 酸化還元 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
炭素系触媒の精密設計にもとづく希少金属資源の代替技術の開発を目指して，炭素材料の基本骨格構造であるグラフェンを異なる酸化剤で酸化することにより導入されている酸性官能基や電子構造が異なる炭素系触媒としてHGOとBGOを合成した．Boehm滴定により，HGOとBGOの酸性官能基の総量は，それぞれ9 mEq / gと5 mEq / g，IGOと水熱BGOの酸性官能基の総量は，それぞれ9 mEq / gと5 mEq / gと決定できた．GO中の酸素含有官能基の影響による構造の差異が，GO触媒使用時におけるニトロベンゼンの水素化反応の収率に大きく影響を及ぼすことが確認できた．実際HGOの収率はBGOと比較して約5倍の値をとった．GOに導入される官能基の種類や量は酸化方法に依存し，HGOはヒドロキシ基，カルボキシ基を， BGOはエポキシ基を高い割合で含んでいる．またHGOは，BGOよりも総酸性官能基が多いが，フェルミ準位でより多くの局在化した状態を持っており，これら両方の寄与によってHGOがより高い触媒活性を示すと考えられる．本研究の成果は炭素触媒の基本骨格構造であるグラフェンの物理化学的性質にもとづいて，酸化剤を用いた構造制御により触媒の活性が変わることを示したものであり，これらの結果にもとづき，今後，炭素触媒の精密設計による希少資源を用いない新規触媒の開拓がさらに進展すると考えられる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
トポロジーの観点でグラフェンの電子構造に対して異なる変調を与える酸素含有官能基を有する炭素触媒を調整できただけでなく，導入されている官能基の量を定量することが出来た．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はグラフェンを酸化して調整した炭素触媒の活性と官能基量との相関を包括的に調べる予定である．また，引き続きグラフェンへの芳香環の付加による化学修飾を用いた炭素触媒の調整にも取り組んでいく．
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| Causes of Carryover |
ニトロベンゼンの還元反応への適用を次年度も継続して行うことにしたため，一部の試薬代を次年度に使用することになった．
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