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ナノ炭素材料のエッジ構造制御

研究課題

研究課題/領域番号 18K04833
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分27030:触媒プロセスおよび資源化学プロセス関連
研究機関千葉大学

研究代表者

山田 泰弘  千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (90546780)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード炭素材料 / 構造制御 / エッジ / ヘテロ元素 / 5員環 / 反応分子動力学計算 / X線光電子分光分析 / 赤外分光分析 / ピリジニック窒素 / ベーサルアミン / 分光分析 / 計算化学 / 構造解析 / 窒素 / 酸素 / X線光電子分光分析 / ラマン分光分析 / 密度汎関数法 / ナノ炭素
研究成果の概要

グラフェンなどの炭素材料材料の特性の飛躍的向上には、エッジやヘテロ元素などの種々の欠陥導入が必要不可欠である。しかし既存の導入法では、複数種の欠陥が導入され構造が複雑化してしまい、構造と特性の関係が不明確であった。本研究では、エッジ構造の異なるナノ炭素材料やヘテロ元素、5員環を選択的に導入したナノ炭素材料の合成を目指し、炭素材料のエッジやその他の欠陥の構造解析法や反応機構の詳細な解析手法を確立した。本研究により7報の論文、22件の学会発表、4件の特許出願を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

グラフェンなどの炭素材料材料の特性の飛躍的向上には、エッジやヘテロ元素などの種々の欠陥導入が必要不可欠である。しかし既存の導入法では、複数種の欠陥が導入され構造が複雑化してしまい、構造と特性の関係が不明確であった。本研究で、エッジ構造やヘテロ元素、5員環を選択的に導入したナノ炭素材料の合成方法や、分析方法を確立したことにより、今後さらに多種類の構造制御された炭素材料の合成やより精度の高い構造解析につながる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 7件、 招待講演 5件) 備考 (2件) 産業財産権 (4件)

  • [雑誌論文] Carbonization of phloroglucinol promoted by heteropoly acids2021

    • 著者名/発表者名
      Gohda, M. Saito, Y. Yamada, S. Kanazawa, H. Ono, S. Sato
    • 雑誌名

      J. Mater. Sci.

      巻: 56 号: 4 ページ: 2944-2960

    • DOI

      10.1007/s10853-020-05393-w

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carbon materials with high pentagon density2021

    • 著者名/発表者名
      N. Diana, Y. Yamada, S. Gohda, H. Ono, S. Kubo, S. Sato
    • 雑誌名

      J. Mater. Sci.

      巻: 56 号: 4 ページ: 2912-2943

    • DOI

      10.1007/s10853-020-05392-x

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carbonization mechanisms of polyimide: methodology to analyze carbon materials with nitrogen, oxygen, pentagons, and heptagons2021

    • 著者名/発表者名
      T. Kato, Y. Yamada, Y. Nishikawa, H. Ishikawa, S. Sato
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 178 ページ: 58-80

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2021.02.090

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bottom-up synthesis of highly soluble carbon materials2020

    • 著者名/発表者名
      S. Gohda, Y. Yamada, M. Murata, M. Saito, S. Kanazawa, H. Ono, S. Sato
    • 雑誌名

      J. Mater. Sci.

      巻: 55 号: 26 ページ: 11808-11828

    • DOI

      10.1007/s10853-020-04813-1

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 炭素材料の欠陥構造解析2020

    • 著者名/発表者名
      山田泰弘・佐藤智司
    • 雑誌名

      触媒

      巻: 62 ページ: 47-53

    • NAID

      40022165171

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carbon Materials with Zigzag and Armchair Edges2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamada, M. Kawai, H. Yorimitsu, S. Otsuka, M. Takanashi, S. Sato
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      巻: 10 号: 47 ページ: 40710-40739

    • DOI

      10.1021/acsami.8b11022

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative analysis of zigzag and armchair edges on carbon materials with and without pentagons using infrared spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      T. Sasaki, Y. Yamada, S. Sato
    • 雑誌名

      Anal. Chem.

      巻: 90 号: 18 ページ: 10724-10731

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.8b00949

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 炭素材料の構造制御2020

    • 著者名/発表者名
      山田泰弘
    • 学会等名
      第14回酸化グラフェン研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 炭素材料の構造制御と構造解析2020

    • 著者名/発表者名
      山田泰弘
    • 学会等名
      2020年度 第1回CPC研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 構造制御されたグラフィティック窒素カーボン材料の合成2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤颯斗,山田泰弘, 郷田隼, 佐藤智司
    • 学会等名
      第14回酸化グラフェン研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 骨格変化によるピリジニック窒素含有炭素材料の構造制御2020

    • 著者名/発表者名
      川合崚平,山田泰弘, 郷田隼, 佐藤智司
    • 学会等名
      第14回酸化グラフェン研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] エッジとピリジニック窒素が制御された炭素材料2020

    • 著者名/発表者名
      田口大晟,山田泰弘, 郷田隼, 佐藤智司
    • 学会等名
      第14回酸化グラフェン研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 2環芳香族化合物を用いたピリジニックカーボン材料の合成2020

    • 著者名/発表者名
      大坪尚人,山田泰弘,郷田隼,佐藤智司
    • 学会等名
      第14回酸化グラフェン研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 臭素化を用いた高密度5員環含有炭素材料の合成2020

    • 著者名/発表者名
      久野一心,山田泰弘,佐藤智司
    • 学会等名
      第14回酸化グラフェン研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 炭素材料におけるベーサル面内の含窒素官能基の構造制御2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤颯斗,山田泰弘, 郷田隼, 佐藤智司
    • 学会等名
      第47回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 構造制御されたピリジニック窒素含有炭素材料の合成2020

    • 著者名/発表者名
      川合崚平,山田泰弘, 郷田隼, 佐藤智司
    • 学会等名
      第47回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 高対称性骨格原料を用いたピリジニック窒素含有炭素材料の合成2020

    • 著者名/発表者名
      田口大晟,山田泰弘, 郷田隼, 佐藤智司
    • 学会等名
      第47回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Structural control of carbon materials and their analyses2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamada
    • 学会等名
      Graphene Nanotechnology 2019, EuroSciCon Conference on Graphene and Carbon Nanotechnology
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantitative analysis of zigzag and armchair edges on carbon materials with/without pentagons using infrared spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamada, T. Sasaki, S. Sato
    • 学会等名
      Carbon 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Carbon Materials with Zigzag and Armchair Edges2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamada, M. Kawai, H. Yorimitsu, S. Otsuka, M. Takanashi, S. Sato
    • 学会等名
      Carbon 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structurally-controlled carbon materials with high pyridinic-nitrogen content2019

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka, Y. Yamada, S. Kubo, S. Sato
    • 学会等名
      Carbon 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高密度5員環含有炭素フィルム2019

    • 著者名/発表者名
      Nooramalina Diana Binti Nasaruddin,山田泰弘,郷田隼,小野博信,久保臣悟,佐藤智司
    • 学会等名
      第46回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] モデル化合物を利用した炭素材料のエッジ構造と臭素化反応の明確化2019

    • 著者名/発表者名
      平松慎太, 山田泰弘, 久保臣悟, 佐藤智司
    • 学会等名
      第46回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 人工知能による化合物の分光分析2019

    • 著者名/発表者名
      村田昌駿,山田泰弘,佐藤智司
    • 学会等名
      第46回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] フラン環を含む炭素材料の構造制御2019

    • 著者名/発表者名
      長岡洋斗,山田泰弘, 郷田隼, 佐藤智司
    • 学会等名
      グラフェン・酸化グラフェン合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 高密度含酸素炭素材料の調製における触媒効果2019

    • 著者名/発表者名
      金澤脩平,山田泰弘,郷田隼,小野博信,佐藤智司
    • 学会等名
      グラフェン・酸化グラフェン合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 触媒を用いた高密度含酸素炭素材料の調製2019

    • 著者名/発表者名
      金澤脩平,山田泰弘,郷田隼,小野博信,佐藤智司
    • 学会等名
      第46回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 触媒を用いた高密度含酸素炭素材料の調製2019

    • 著者名/発表者名
      金澤脩平,山田泰弘,郷田隼,小野博信,佐藤智司
    • 学会等名
      CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Quantitative analysis of zigzag and armchair edges on carbon materials with/without pentagons using infrared spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Yamada
    • 学会等名
      Carbon 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Carbon Materials with Zigzag and Armchair Edges2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Yamada
    • 学会等名
      Carbon 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural Control of Carbon Materials and Their Analyses2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Yamada
    • 学会等名
      Graphene Nanotechnology 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural analyses of defects in carbon materials2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Yamada
    • 学会等名
      2018 Fall meeting of Korean Carbon Society
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 千葉大学 山田泰弘

    • URL

      http://chem.tf.chiba-u.jp/~y-yamada/publication.htm

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 千葉大学工学研究院 山田泰弘

    • URL

      http://chem.tf.chiba-u.jp/~y-yamada/publication.htm

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] フラン環を選択的に導入した含酸素炭素材料の製造方法2020

    • 発明者名
      山田泰弘、長岡洋斗、郷田隼
    • 権利者名
      山田泰弘、長岡洋斗、郷田隼
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-067150
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] ベーサル窒素を選択的に導入した含窒素炭素材料およびその製造方法2020

    • 発明者名
      山田泰弘、佐藤颯斗、郷田隼
    • 権利者名
      山田泰弘、佐藤颯斗、郷田隼
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-067151
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] ピリジニック窒素を選択的に導入した含窒素炭素材料の製造方法2020

    • 発明者名
      山田泰弘、川合崚平、郷田隼
    • 権利者名
      山田泰弘、川合崚平、郷田隼
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-067152
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] ピリジニック窒素を選択的に導入した含窒素炭素材料の製造方法2020

    • 発明者名
      山田泰弘、川合崚平、田口大成、大坪尚人、郷田隼
    • 権利者名
      山田泰弘、川合崚平、田口大成、大坪尚人、郷田隼
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-195781
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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