2015 Fiscal Year Annual Research Report
グラフェンをテンプレートに利用した金属酸化物ナノシートの調製
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26289304
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
竹中 壮 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10302936)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナノシート / 金属酸化物 / グラフェン / テンプレート |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グラフェンの発見以来，2次元化合物であるナノシートが注目されている．特に厚さ数ナノメートルで，大きさが数マイクロメートルにも及ぶ金属酸化物ナノシートは，ほとんどの構成原子がシート表面に存在するため，触媒として利用することで使用する金属量の低減につながる．またナノシートの厚さ方向への金属カチオンや酸化物イオンの拡散が速いため，金属酸化物のナノシート化により特異な機能の発現が期待できる．金属酸化物ナノシートは，従来，層状金属酸化物の剥離により調製されてきた．しかしこの方法では，層状化合物を形成しない金属酸化物はナノシート化できない欠点がある．そこで本研究では，金属酸化物の構成原子を2次元配列させることで金属酸化物ナノシートの調製を試みた．H27年度までの研究では，グラフェンの酸化体である酸化グラフェンをテンプレートに利用して，酸化グラフェンと金属アルコキシドをシクロヘキサン中に分散し，これらの試料をオートクレーブ内で180℃に加熱することで，グラフェン上に金属酸化物ナノシートを析出させることに成功した．また得られた試料を空気中，450℃で加熱処理することで試料中のグラフェンが燃焼除去され，金属酸化物ナノシートのみを得ることに成功した．H28年度は，この方法を利用して複合酸化物ナノシートの調製を試みた．酸化グラフェンと2種の金属アルコキシドを有機溶媒中に分散し，これらをオートクレーブで処理したところ，グラフェン上に複合酸化物ナノシートを析出させることができた．しかし2種の金属酸化物の組成比はどちらかの元素に大きく偏り，金属種の組成比を制御できなかった．そこで酸化グラフェン上に逐次的に金属アルコキシドを接触させたところ，任意の組成の複合酸化物ナノシートを調製することに成功した．
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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
H28年度は，我々が独自に開発した方法で複合酸化物ナノシートの調製に成功した．金属の複合化で，様々な機能の創出が可能になるため，本法による複合酸化物ナノシートの調製は極めえて興味深い．
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| Strategy for Future Research Activity |
H28年度の研究で複合酸化物ナノシートの調製に成功した．金属酸化物を触媒として利用する際には，それらの触媒能を修飾・制御することを目的に，数種の金属酸化物が複合化される．本研究で開発した方法で，種類の異なる金属種が複合化された複合酸化物ナノシートが得られる．今後は開発した金属酸化物ナノシートおよび複合酸化物ナノシートを触媒として使用し，ナノシート構造が有利に働く触媒反応系の開拓を行う予定である．
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| Causes of Carryover |
２年目の研究で，予想以上に優れた試料を調製することができたため，これまでの成果を踏まえた実験装置の購入が研究推進に最適と考えた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
最終年度の早い時期に，触媒活性を評価できる装置を購入する予定である．
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