協奏的擬高圧効果のある端原子リッチナノカーボンの化学活性

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24241038
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 金子 克美 信州大学, 先鋭領域融合研究群環境 ・エネルギー材料科学研究所, 特別特任教授 (20009608)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 南 太規 信州大学, 先鋭領域融合研究群環境 ・エネルギー材料科学研究所, 研究員 (20642060) ; 藤森 利彦 信州大学, 先鋭領域融合研究群環境 ・エネルギー材料科学研究所, 准教授(特定雇用) (60586824)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: カーボンナノ空間 / ナノグラフェン / 高圧効果 / 細孔構造評価 / 直線状硫黄 / 水分子吸着 / イオン液体 / メタンハイドレート

Outline of Annual Research Achievements

単層カーボンの持つナノスケール空間とその空間を構成する壁にあるエッジの特異的な化学作用を明確にすることが目的である。この研究目的のために、カーボンエッジとナノスケールカーボン細孔空間が協奏的効果を発揮すると期待できる、これらが共存している系を創製あるいは研究に取り入れ、気体吸着性および物質変換能を検討した。エッヂ炭素とナノスケール空間との協奏的作用が関係しているとみられる例を以下のように示した。①エッジ構造とナノスケール空間の共存系として、ナノグラフェンからナノ細孔性グラフェンモノリスの創製に成功した(Carbon2013)。そこでエッジ構造に鋭敏な水蒸気吸着性を調べた。②カーボンナノ空間の際立った化学作用として、金属的な原子が１次元配列した硫黄鎖結晶の創製した（Nature Comm. 2013）。③細孔壁をグラフェン様にまで高賦活したメソ細孔を有する活性炭がメタンハイドレート結晶の生成速度を自然界よりも１０倍以上増大することを示した（Nature Comm. 2015).④エッジカーボンが低圧吸着に影響する疎水性スリットカーボンの水蒸気吸着機構を示した(Nature Chem. 2015).⑤単層カーボンナノチューブバンドルにエッジ炭素のモデルとしてナフタレンとその誘導体をドープし、ナノスケール空間の局所電場を増強すると二酸化炭素吸着能が増大することを明らかにした(Adsorption 2013, Faraday Dis 2014).⑥モデル的にエッジ炭素のみからできているナノカーボン空間系としてカーボンナノリングの構造と極性分子吸着性を検討したところ、可逆的な格子ひずみを伴う吸着が起こることを明らかにした（投稿中）。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] CO2-pressure swing activation for efficient production of highly porous carbons (2015)
  • Author(s): S. Wang, K. Kaneko
  • Journal Title: Carbon Volume: 85 Pages: 245-248
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2015.01.004
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Comparative pore structure analysis of highly porous graphene monoliths treated at different temperatures with adsorption of N2 at 77.4 K and of Ar at 87.3 K and 77.4 K (2015)
  • Author(s): S. Wang, D. Minami, K. Kaneko
  • Journal Title: Micro. Meso. Mater. Volume: 209 Pages: 72-78
  • DOI: org/10.1016/j.micromeso.2015.01.014
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Methane hydrate formation in confined nanospace can surpass nature (2015)
  • Author(s): M. E. Casco, J. Silvestre-Albero, A. J. Ramirez-Cuesta, F. Rey, J. L. Jorda, A. Bansode, A. Urakawa, I. Pera, M. Martinez-Escandel, K. Kaneko, F. Rodriguez-Reinoso
  • Journal Title: Nature Comm. Volume: 6 Pages: 6432-6440
  • DOI: 10.1038/ncomms7432
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effect of the size and position of ion-accessible nanoholes on the specific capacitance of single-walled carbon nanohorns for supercapacitor applications (2015)
  • Author(s): C.-M. Yang, Y.-M. Kim, J. Miyawaki, Y. A. Kim, M. Yudasaka, S. Iijima, K. Kaneko
  • Journal Title: J. Phys. Chem.C Volume: 119 Pages: 2935－2940
  • DOI: DOI:10.1021/jp510630e
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] High pressure methane storage in porous materials: Are carbon materials in the pole position ? (2015)
  • Author(s): M. E. Casco, M. Martinez-Escandell, E. Gadea-Ramosi, K. Kaneko, J. Silvestre-Albero, F. Rodriguez-Reinoso
  • Journal Title: Chem. Mater. Volume: 27 Pages: 959－964
  • DOI: 10.1021/cm5042524
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Graphitic nanopores: Water capture in carbon cuboids. (2015)
  • Author(s): K. Kaneko
  • Journal Title: Nature Chem. Volume: 7 Pages: 194-196
  • DOI: 10.1038/nchem.2193
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metal-semiconductor transition like behavior of naphthalene-doped single wall carbon nanotube bundles (2014)
  • Author(s): F. Khoerunnisa, A. Morelos-Gomez, H. Tanaka, T. Fujimori, D. Minami, R. Kukobat,T. Hayashi , S.Y. Hong, Y.C. Choi, M. Miyahara, M. Terrones, M. Endo, K. Kaneko
  • Journal Title: Faraday Dis. Volume: 273 Pages: 145-156
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Enhanced CO2 adsorptivity of SWCNT by polycyclic aromatic hydrocarbon intercalation (2014)
  • Author(s): F. Khoerunnisa , D. Minami , T. Fujimori ,S. Y. Hong ,Y. C. Choi , H. Sakamoto , M. Endo, K. Kaneko
  • Journal Title: Adsorption Volume: 20 Pages: 301-309
  • DOI: 10.1007/s10450-013-9578-4
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Activation routes for high surface-area graphene monoliths from graphene oxide colloids (2014)
  • Author(s): S. Wang, F. Tristan, D. Minami, T. Fujimori, R. Cruz-Silva, M.Terrones, K. Takeuchi , K. Teshima, F. Rodriguez-Reinoso, M. Endo, K. Kaneko
  • Journal Title: Carbon Volume: 76 Pages: 220-231
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2014.04.071
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Pore Structure Characterization of High Surface Area Graphene-based Monoliths gp of Different Crystallinity with Physical Adsorption (2014)
  • Author(s): S. Wang, D. Minami,T. Fujimori,T. Hayashi, K.Takeuchi, M. Endo,K. Kaneko
  • Organizer: 第４１回炭素材料学会年会
  • Place of Presentation: 大野城まどかぴあ（九州大学）,福岡
  • Year and Date: 2014-12-08 – 2014-12-10
• [Presentation] Enhanced Interfacial Functions of Carbon Nanospaces (2014)
  • Author(s): K. Kaneko
  • Organizer: Physics at The Fall: Phase Transitions in reduced dimensions
  • Place of Presentation: Ramada Inn on North Forest Rd, Amherst NY, USA
  • Year and Date: 2014-11-12 – 2014-11-14
  • Invited
• [Presentation] Carbon Nanospace-Associated Fundamental Energy and Maeterials Science (2014)
  • Author(s): K. Kaneko
  • Organizer: International Carbon Festival
  • Place of Presentation: Convention Center, Jeonju, Korea
  • Year and Date: 2014-11-04 – 2014-11-06
  • Invited
• [Presentation] Metal-semiconductor Transition Like Behavior of Naphthalene-doped SWCNT Bundles (2014)
  • Author(s): F. Khoerunnisa , A. Morelos-Gomez, T. Fujimori D. Minami, R. Kukobat, T. Hayashi, H. Tanaka, S. Y. Hong, Y. C. Choi, M. Terrones, M. Endo, K. Kaneko
  • Organizer: Faraday Discussion:New Advances in Carbon Nanomaterials
  • Place of Presentation: Burlington House, London, UK
  • Year and Date: 2014-09-01 – 2014-09-03
• [Presentation] Pore Structure Analysis of High Surface Area Graphene-based Monolith (2014)
  • Author(s): S. Wang, D. Minami, T. Fujimori K. Kaneko
  • Organizer: Carbon2014
  • Place of Presentation: International Convention Center,Jeju, Korea
  • Year and Date: 2014-06-29 – 2014-07-04
• [Presentation] Comparative Nanopore Characterization withAr and N2 with Ar and N2 adsorption at the boiling temperatures (2014)
  • Author(s): R. Futamura,. S.Wang, F. Kohernnisa, D. Minami,T. Ohba,T. Itoh, J. Silvestre-Albero A. Silvestre-Albero, F. Rodriguez-Reinoso,J. P. . Motta,M. Thommes H. Kanoh, S. Mukai, J. F. Rouquerol, K. Kaneko
  • Organizer: The 10thInternational Symposium on Characterizationof Porous Solids
  • Place of Presentation: Granada Exhibition and Conference Centre, Granada, Spain
  • Year and Date: 2014-05-11 – 2014-05-14
• [Book] Electronic Processes in Organic Electronics (2015)
  • Author(s): Toshihiko Fujimori, Fitri Khoerunnisa, Tomonori Ohba, Suzana Gotovac-Atlagic, Hideki Tanaka, and Katsumi Kaneko
  • Total Pages: 432(351-378)
  • Publisher: Springer