2009 Fiscal Year Annual Research Report
鉄触媒炭化二段法によるウッドリファイナリーの構築とナノ炭素からの高機能材料の開発
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21380106
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
鈴木 勉 Kitami Institute of Technology, 工学部, 教授 (20125389)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
玉井 久司 広島大学, 工学研究院, 准教授 (40106802)
喜多 英敏 山口大学, 理工学研究科, 教授 (10177826)
岡崎 文保 北見工業大学, 工学部, 准教授 (10213927)
斎藤 幸恵 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (30301120)
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| Keywords | バイオマス / 鉄触媒炭化 / 二元機能ナノ炭素 / 導電性フィラー / 高分子液相吸着能 / 電気二重層キャパシタ / 分離膜 |
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| Research Abstract |
針葉樹(カラマツ,L)、広葉樹(主にダケカンバ,B)にFe(OH)(CH_3COO_2)を鉄として3wt%水溶液含浸法で添加した後850℃で1h炭化し、得られたFe-L,-B両炭を酸洗浄して炭素の結晶性を主にX線回折で、細孔構造をN_2の-196℃における吸脱着等温線で調べた。その結果酸洗浄したFe-B炭(A,Fe-B炭)は対応するL炭(A,Fe-L炭)より炭素の結晶性は劣ったが、メソ孔はより発達しており、A,Fe-B炭の導電性フィラーとしての性能はA,Fe-L炭とほぼ同等で、市販の導電性炭素(アセチレンブラック)に匹敵した。また、500-850℃で発生するカスは、L炭、B炭共に水素か約80%、COが約15%で量的にも大差はなかった。一方A,Fe-L炭、A,Fe-B炭の800-850℃水蒸気エッチング処理後の高分子物質(染料やデキストラン等)の液相吸着性能はいずれも市販のクロマト用活性炭に優ったか、B炭の性能はL炭をやや上回り、メソ孔発達の優位性が認めらた。しかし、450℃程度のマッフル炉酸化を行い非晶部を除去したFe-L,-B両炭をSEM、TEM観察した結果、どちらの結晶部も形状やサイズが類似のナノシェルチェーングラファイト(NSCG)から構成されていることが分かった。このことは針・広樹種にかかわらず850℃の鉄炭化では高導電性で高分子液相吸着能の高い二元機能炭素が製造できることを裏付けている。なお、900℃ニッケルL炭、B炭の結晶部もNSCGから成るが、シェルチェーンは850℃鉄炭の方か細くて長く、このことが鉄炭がニッケル炭より導電性、高分子液相吸着能に優る主因と考えられた。さらに、Fe-L500℃炭を800-850℃で水蒸気賦活、KOH賦活すると市販の電と二重層キャパシタ(EDLC)電極用炭素に匹敵する以上の性能となり、特にKOH賦活はEDLC性能の向上に有益であった。
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