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共役系高分子を用いる炭素材料の設計合成と物性評価

研究課題

研究課題/領域番号 15550170
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機工業材料
研究機関筑波大学

研究代表者

木島 正志  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 講師 (70177822)

研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2005年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2004年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2003年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワード共役系高分子 / 炭素化 / 多孔性炭素 / カーボンアロイ / 含窒素炭素 / 含ホウ素炭素 / 含金属炭素 / フラーレン炭素複合体 / ナノ構造化 / 含ヘテロ原子 / 含金属 / 電気二重層キャパシタ / ポルフィリン / 炭素薄膜 / 高収率炭素化
研究概要

種々の共役系高分子を合成し,その炭素化挙動を検討し,炭素材料の設計合成に関しての研究を行なった。その結果,1,主鎖がベンゼンと炭素-炭素三重結合からなる共役系高分子は従来の炭素化原料として用いられてきた高分子材料に比較して,90%以上の高収率で炭素化されて単純なメカニズムで炭素化される優れた炭素化原料であることがわかった。2,このポリマーの900℃焼成炭素化時に形成するグラファイト状積層単位構造は,2〜4nmの広がりをもち,用いる共役系高分子の原料構造により大きな変化はないが,そのグラフェン面の積層間隔(4A)は通常のグラファイト(002)層間よりかなりひろく原料骨格の硬さが炭素化物の構造に大きく影響していると考えられた。3,合成した多くの共役系高分子は骨格の硬さと900℃焼成により生じる積層単位構造からその炭素化収縮過程でミクロ孔を主体とする多孔性炭素化物を生成することが明らかになった。4,主鎖骨格あるいは主鎖にヘテロ原子を導入したポリマーを合成し,ヘテロ原子含有多孔性炭素を高収率で調製するこが可能になった。5,フラーレン(C60)を上記ポリマー溶液に溶解・混合した材料を調製し炭素化することにより,ナノカーボンを含有する多孔性炭素を調製することができた。6,さらに金属ポルフィリン自体あるいは上記高分子と共重合することにより炭素化原料を調製し,炭素化することにより金属含有多孔性炭素を調製することができた。
以上,本研究で新しい炭素化ポリマー原料を合成開発し,それらが,炭素固定化率が高く多孔性炭素化を行なうことができる有用な炭素化原料であることを明らかにした。さらに,本手法を用いることによりヘテロ原子,ナノカーボンや金属が高分散化された新規多孔性炭素を調製することができるようになり,機能性炭素電極,触媒への応用が期待できるようになった。

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (10件)

  • [雑誌論文] Characterization of Porous Carbonaceous Materials Derived from Poly(phenylenebutadiynylene)S2007

    • 著者名/発表者名
      木島正志
    • 雑誌名

      Carbon (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characterization of Porous Carbonaceous Materials Derived from Poly (phenylenebutadiynylene)s2007

    • 著者名/発表者名
      Masashi Kijima
    • 雑誌名

      Carbon (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Efficient Thermal Conversion of Poly(pyridinediyl-butadiynylene)s to Nitrogen-containing Microporous Carbon2006

    • 著者名/発表者名
      木島正志
    • 雑誌名

      Chemistry Letters 35(8)

      ページ: 844-845

    • NAID

      10018187257

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Efficient Thermal Conversion of Poly (pyridinediyl-butadiynylene)s to Nitrogen-containing Microporous Carbon2006

    • 著者名/発表者名
      Masashi Kijima
    • 雑誌名

      Chemistry Letters 35 (8)

      ページ: 844-845

    • NAID

      10018187257

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Efficient Thermal Conversion of Polyyne-Type Conjugated Polymers to Nano-structured Porous Carbon Materials2005

    • 著者名/発表者名
      木島正志
    • 雑誌名

      Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 81(3)

      ページ: 549-554

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 三重結合を有する共役系高分子を用いたナノ構造制御炭素材料の調製と評価2005

    • 著者名/発表者名
      木島正志
    • 雑誌名

      炭素 (217)

      ページ: 123-130

    • NAID

      10015575875

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Efficient Thermal Conversion of Polyyne-Type Conjugated Polymers to Nano-structured Porous Carbon Materials2005

    • 著者名/発表者名
      Masashi Kijima
    • 雑誌名

      Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 81(3)

      ページ: 549-554

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Preparation and characterization of nano-structured carbon materials derived from conjugated polymers having carbon-carbon triple bond2005

    • 著者名/発表者名
      Masashi Kijima
    • 雑誌名

      Tanso (217)

      ページ: 123-130

    • NAID

      10015575875

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 三重結合を有する共役系高分子を用いたナノ構造制御炭素材料の調製と評価2005

    • 著者名/発表者名
      木島正志
    • 雑誌名

      炭素 217

      ページ: 123-130

    • NAID

      10015575875

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Efficient Thermal Conversion of Polyyne-Type Conjugated Polymers to Nano-structured Porous Carbon Materials2005

    • 著者名/発表者名
      木島正志
    • 雑誌名

      Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 81・3

      ページ: 549-554

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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