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2014 Fiscal Year Annual Research Report

グラフェンハイブリッドに基づいた協奏的多重機能創発

Research Project

Project/Area Number 26288026
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

速水 真也  熊本大学, 自然科学研究科, 教授 (30321912)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2018-03-31
Keywords酸化グラフェン
Outline of Annual Research Achievements

グラファイト粉末の酸化は、Hummers法と呼ばれている手法で行った。その酸化グラファイトを超音波などを用いて水中で単層剥離することでGO薄膜を得ることができた。またrGOは、GOを還元して得ることができた。その還元手法としてヒドラジンを用いた化学的還元、紫外線照射による光還元および電気化学的還元を行い、それぞれの特性を調べた。
GOのプロトン伝導について調べた結果、およそ10-2 S cm-1のプロトン伝導性を室温で示した。したがってGOは非常に大きなプロトン伝導性を示すことが分かり、また緩やかな湿度依存性に応答したプロトン伝導性も示した。またGOは電子絶縁体であるのに対して、その還元体であるrGOは電子伝導性を示した。したがって、櫛形電極や4端子電極に酸化度や還元法などが異なったGO、rGOサンプルに対して、直流抵抗を含めたインピーダンス測定を行い、電子(またはホール)伝導度とプロトン伝導を測定し、GOやrGOの酸化度、官能基、欠陥の状態との関係を検討した。
ヒドラジン還元したrGOと光還元したrGOのKFM測定を行うことで、ヒドラジン還元したrGOがp型、光還元したrGOがn型の半導体特性を示すことを見出した(図9)。さらにこれらを混ぜ合わせることにより良好なダイオード特性の発現を観測することに成功した。したがって様々な条件下でのGOの還元で得られるrGOの半導体特性の制御あるいはその他の化学的還元や電気化学還元を用いることにより半導体特性の制御を試みることでrGOの半導体特性の制御に成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

酸化グラフェンのプロトン伝導については、およそ10-2 S cm-1のプロトン伝導性を室温で示した。したがってGOは非常に大きなプロトン伝導性を示見出し、酸化グラフェン還元体においては、その還元手法によりp型およびn型半導体の性質を見出すことに成功したため。

Strategy for Future Research Activity

水中でグラフェンに紫外線照射を行うと、水の分解が起こり水素と二酸化炭素が発生することを見出したが、これらの反応はπ共役ドメインに紫外線を照射することによりπ-π*遷移が起こりh+とe-が生成していることを表している。要するにグラフェン上でC + 2H2O → 2H2 + CO2のような反応が起こっていることが考えられる。これらの結果を踏まえて種々に還元したグラフェンを用いた光触媒における水の分解反応を詳細に検討する。

  • Research Products

    (15 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Impaired Proton Conductivity of Metal Doped Graphene Oxide2014

    • Author(s)
      Y. Ikeda, M. R. Karim, H. Takehira, T. Matsui, K. Hatakeyama, Y. Murashima, T. Taniguchi, M. Koinuma, M. Nakamura, Y. Matsumoto, S. Hayami
    • Journal Title

      Bull. Chem. Soc. Jp.

      Volume: 87 Pages: 639-641

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In situ oxygenous functionalization of a graphite electrode for enhanced affinity towards charged species and a reduced graphene oxide mediator2014

    • Author(s)
      M. R. Karim, Y. Ikeda, T. Ide, S. Sugimoto, K. Toda, Y. Kitamura, T. Ihara, T. Matsui, T. Taniguchi, M. Koinuma, Y. Matsumoto, S. Hayami
    • Journal Title

      New J. Chem.

      Volume: 38 Pages: 2120-2127

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hydrogen generation by graphene oxide-alkylamine hybrids through photocatalytic water splitting2014

    • Author(s)
      Y. Ikeda, M. R. Karim, H. Takehira, K. Hatakeyama, T. Matsui, T. Taniguchi, M. Koinuma, Y. Matsumoto, S. Hayami
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 43 Pages: 486-488

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Proton Conductivities of Graphene Oxide Nanosheets: Single, Multilayer, and Modified Nanosheets2014

    • Author(s)
      K. Hatakeyama, M. R. Karim, C. Ogata, H. Tateishi, A. Funatsu, T. Taniguchi, M. Koinuma, S. Hayami, Y. Matsumoto
    • Journal Title

      Angew. Chem., Int. Ed.

      Volume: 53 Pages: 6997-7000

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structures and Magnetic Properties of Iron(III) Complexes with Long Alkyl Chains2014

    • Author(s)
      M. Nakaya, K. Shimayama, K. Takami, K. Hirata, S. A. Amolegbe, M. Nakamura, L. F. Lindoy, S. Hayami
    • Journal Title

      Crystals

      Volume: 4 Pages: 104-112

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spin-crossover and LIESST Effect for Iron(III) Complex Based on π-π Stacking by Coordination Programming2014

    • Author(s)
      M. Nakaya, K. Shimayama, K. Takami, K. Hirata, S. A. Amolegbe, M. Nakamura, L. F. Lindoy, S. Hayami
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 43 Pages: 1058-1060

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tunable Graphene Oxide Proton/Electron Mixed Conductor that Functions at Room Temperature2014

    • Author(s)
      K. Hatakeyama, H. Tateishi, T. Taniguchi, M. Koinuma, T. Kida, S. Hayami, H. Yokoi, Y. Matsumoto
    • Journal Title

      Chem. Mater.

      Volume: 26 Pages: 5598-5604

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Graphene and Graphene Oxide as Super Materials2014

    • Author(s)
      M. R. Karim, H. Takehira, T. Matsui, Y. Murashima, R. Ohtani, M. Nakamura, S. Hayami
    • Journal Title

      Current. Inorg. Chem.

      Volume: 4 Pages: 191-219

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optimization of proton conductivity in graphene oxide by filling sulfate ions2014

    • Author(s)
      K. Hatakeyama, M. R. Karim, C. Ogata, H.Tateishi, T. Taniguchi, M. Koinuma, S. Hayami, Y. Matsumoto
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 50 Pages: 14527-14530

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Graphene oxide hybrids2015

    • Author(s)
      S. Hayami
    • Organizer
      2D15
    • Place of Presentation
      Adelaide
    • Year and Date
      2015-03-10 – 2015-03-11
    • Invited
  • [Presentation] 酸化グラフェンハイブリッド2014

    • Author(s)
      速水真也
    • Organizer
      酸化グラフェン研究会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2014-12-18 – 2014-12-18
    • Invited
  • [Presentation] Graphene oxide hybrids2014

    • Author(s)
      S. Hayami
    • Organizer
      NMS-X
    • Place of Presentation
      Zhengzhou, China
    • Year and Date
      2014-10-12 – 2014-10-16
    • Invited
  • [Presentation] Graphene oxide hybrids2014

    • Author(s)
      S. Hayami
    • Organizer
      ISNSC
    • Place of Presentation
      Bali
    • Year and Date
      2014-08-10 – 2014-08-15
    • Invited
  • [Presentation] Graphene oxide hybrids2014

    • Author(s)
      S. Hayami
    • Organizer
      ICCC
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Year and Date
      2014-07-20 – 2014-07-25
  • [Remarks] 研究業績

    • URL

      http://www.sci.kumamoto-u.ac.jp/~hayami/index.html

URL: 

Published: 2016-06-01  

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