| 研究課題/領域番号 |
11650860
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
無機工業化学
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
萩原 理加 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (30237911)
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| 研究分担者 |
後藤 琢也 京都大学, エネルギー科学研究科, 助手 (60296754)
野平 俊之 京都大学, エネルギー科学研究科, 助手 (00303876)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2001年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2000年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
1999年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
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| キーワード | グラファイト / 層状化合物 / 層間化合物 / フッ素 / フッ化物 |
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| 研究概要 |
フルオロ酸層状化合物であるフッ素-グラファイト層間化合物(フッ化グラファイト)の化学的・熱的性質の解明を中心に研究を行い、新規な材料創製への応用を検討した。フッ化水素の存在下で単体フッ素ガスとグラファイトの室温反応により合成されるフッ化グラファイトは、層間に少量のHFを含有しているが、液体アンモニアとの酸塩基反応や減圧下250℃前後での加熱処理により除去が可能であることを見出した。この手法は均質な電子伝導材料を作製する技術として応用できると考えられる。これらの操作後の化合物を無水液体HF中に浸漬すると、層間へのHF分子の再挿入が起こる。フッ化グラファイトと層間のHFとの相互作用は比較的強く、挿入層の層間距離を30pm前後増大させるほか、化合物の導電率を一桁程度減少させることが確認された。他の数種のプロトン酸やフルオロ酸についても層間への挿入を試みたが、いずれも反応しなかったことから、HF分子の小さな体積と大きな極性がフッ化グラファイト層間での容易な拡散を可能にしているものと考えられる。第1ステージ構造のフッ化グラファイトは、炭素-フッ素間に比較的強固な半イオン結合を有するため350℃付近まで安定であるが、これ以上の温度では熱分解反応が進行する。この際にステージ数の増加は確認されず、直接残留炭素を生じることが明らかになった。熱分解の際に採取されるガスや反応容器の内壁上への堆積物の分析により、反応性中間体ガスCF_n(n=1-3)の発生が示唆された。網面を構成する炭素原子の一部がこれらの分子に含まれて放出されるため多数の構造欠陥が生じ、残留炭素の結晶性は低い。結晶a軸、c軸方向の結晶子サイズLa、Lcは、ホストの純グラファイト中ではいずれも100nm以上であったが、残留炭素中ではそれぞれ50nm、5nm程度に減少し、また網面間の距離は約14pm増大する。
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