木質バイオマス資源を用いたポーラスナノカーボン材料の創製

• Project/Area Number: 04J01280
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 林産科学・木質工学
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 黒崎 文雄 京都大学, 生存圏研究所, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 木質炭素化物 / 炭素構造 / 昇温速度 / 急速熱分解 / 多孔質材料 / 金属触媒

Research Abstract

平成18年度は、「急速加熱法を用いて調製した木質炭素化物の多孔質性の検討およびその応用用途開発」をテーマに研究を遂行した。多孔質炭素材料は、高電気伝導率、軽量、耐熱・耐薬品性など優れた特徴を有し、吸着材や触媒担体の基盤材料として有用である。一般に、マクロポーラス炭素材料の合成は、ポリウレタン等の多孔体材料や、セルロース等の繊維材料に熱硬化性樹脂等に浸透・硬化させ、炭素化する複数の工程から成る。著者らは、製造コストの低い単一工程である急速加熱法を用いることで、木質バイオマスから3Dネットワーク構造体を有し、均一な多孔質性も有するマクロポーラス炭素材料を合成することに世界で初めて成功した。これにより、再生可能な木質バイオマス資源を原料とする低コストマクロポーラス炭素材料の合成が可能になった。これらをまとめ、「Macroporous carbon prepared by flash heating of sawdust」としてCarbonに投稿し、すでに掲載されている。また、本マクロポーラス炭素材料は、高空隙かつ高強度であることが確認された。これは、3Dネットワーク構造体であることに由来している。このような合成時の昇温速度の変化に伴う強度および空隙率の特性変化について検討した結果をまとめ、「A Characterization on Mechanical Property of Macroporous Carbon Prepared by Flash Heating of Sawdust」としてCarbonに投稿予定である。また、本マクロポーラス炭素材料を基礎材料とすることで、賦活処理による比表面積の向上、本材料をテンプレートとしたポーラスメタルの合成手法の確立といったより付加価値の高い高機能性材料の創製を検討した。

Research Products

• [Journal Article] Macroporous carbon prepared by flash heating of sawdust (2007)
  • Author(s): F.Kurosaki, H.Koyanaka, H.Hata, Y.Tmamura
  • Journal Title: CARBON 45 Pages: 671-673
• [Journal Article] Effect of Pre-Heating and Flash-Heating on Microstructure of Carbonized Cellulose (2005)
  • Author(s): F.Kurosaki, K.Ishimaru, H.Hata, J.Sugiyama, Y.Imamura
  • Journal Title: Proceedings of the 6th International Wood Science Symposium Pages: 51-51
• [Journal Article] 急速加熱法による触媒黒鉛化(Fe2O3) (2005)
  • Author(s): 黒崎文雄, 畑 俊充, 今村祐嗣
  • Journal Title: 第3回木質炭化学会研究発表会要旨集 Pages: 17-17
• [Journal Article] Formation mechanism of wood charcoal prepared by flash heating (2004)
  • Author(s): F.Kurosaki, K.Ishimaru, H.Hata, P.Bronsveld.Y.Imamura
  • Journal Title: Proceedings of International Symposium on NanoCarbons 2004 Pages: 67-67
• [Journal Article] The formation mechanism of wood charcoal prepared by flash heating (2004)
  • Author(s): F.Kurosaki, K.Ishimaru, H.Hata, P.Bronsveld.Y.Imamura
  • Journal Title: Proceedings of the 5^<th> International Wood Science Symposium Pages: 419-419
• [Journal Article] 急速加熱法で調整した木質炭素化物の形成機構 (2004)
  • Author(s): 黒崎文雄, 石丸謙吾, 畑俊充, 菊池光, 今村祐嗣
  • Journal Title: 第54回日本木材学会大会研究発表要旨集 Pages: 431-431
• [Journal Article] 急速加熱法で調整した木質炭素化物の熱・電気特性評価 (2004)
  • Author(s): 黒崎文雄, 石丸謙吾, 畑俊充, 菊池光, 今村祐嗣
  • Journal Title: 第54回日本木材学会大会研究発表要旨集 Pages: 708-708