2022 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
21K18862
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
西原 洋知 東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (80400430)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
|
| Keywords | 吸着 / ヒートポンプ / グラフェン / 多孔体 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の主たる目的は、柔軟なナノ多孔体に応力を印加して細孔径を微小化させ、水蒸気の吸着を誘起することである。この目的を達成するためには、疎水性のカーボン多孔体の細孔径を2 nm付近に調節する必要がある。疎水性のカーボン多孔体は細孔径が2 nm以上と大きい場合には低圧で水蒸気を殆ど吸着しないが、応力を印加して細孔径を2 nm以下の領域にまで微小化すると、細孔内部の物理吸着ポテンシャルが深くなり水蒸気吸着が生じると期待される。我々のグループでは、鋳型法を用いて細孔径が5～8 nmのカーボン多孔体「カーボンメソスポンジ（CMS）」とこれを1800℃で熱処理した「グラフェンメソスポンジ（GMS）」を開発している。CMSとGMSは同一の細孔構造をもちつつも、エッジサイトがある・無いという違いを持ったユニークな材料である。
2021年度は、CMSとGMSについて、基礎的な水蒸気吸着挙動を確認し、カーボン材料一般に通用する構造と柔軟性との関係を明らかにし、さらにCMSをホットプレスすることで柔軟性をある程度維持したまま細孔径を微小化できることを見出した。2022年度は細孔径を微小化したCMSを利用し、応力印加による水蒸気吸着量の変化について検討を行った。また、材料探索の範囲を広げるため、積層数を変化させたCMS, GMSの基礎物性の検討、CMS, GMS以外の単層グラフェン多孔体の検討も行った。さらに、本研究を通じてカーボン材料一般に通用する構造と柔軟性との関係が明らかになったことで、革新的な柔軟カーボン多孔体調製の発想が新たに生まれたため、これらの知見を利用し、大気中に存在する気体を柔軟カーボン多孔体を利用して液化回収する技術に関する検討を行った。
|
