研究課題/領域番号 |
20K05676
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研究種目 |
基盤研究(C)
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配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
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研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
研究代表者 |
久保 史織 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20435770)
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研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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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)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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キーワード | カーボン多孔体 / カーボンナノ構造体 / 糖 / 糖型両親媒性分子 / 化学修飾 / 薄壁形成 / 界面配列 / カーボン層 / 細孔 / 細孔壁厚 / ナノ構造制御 / 水熱合成 / 界面相互作用 / 多孔質カーボン / カーボン薄壁 / ナノ構造 / 細孔壁制御 |
研究開始時の研究の概要 |
多孔質カーボン材料は、カーボン固体内部に通常ナノメートルレベルの大きさの無数の空隙を持ち、電極材などとして使われるが、性能を左右する空隙の大きさや空隙を囲むカーボンの厚み(カーボン壁と言う)を用途に応じて自由に制御することは未だ難しい。本研究ではカーボン壁の制御に注目し、原料として用いる糖分子の化学構造を変化させ、界面上(例えば固体表面)に精密に配置させるアプローチで、糖からカーボン壁が形成される過程をコントロールする。これにより、カーボン壁がナノメートルもしくはそれ以下まで薄く制御されたシート状、チューブ状の構造体や、高空隙率の多孔質カーボン材料を作り出すことを目指す。
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研究成果の概要 |
本研究は、材料としての応用に有利なカーボン壁の薄いカーボン多孔体や、中空状やシート状、チューブ状のカーボンナノ構造体を創製することを目的とした。特にカーボンの水熱合成に注目し、カーボンの原料である糖分子の立体構造および各種テンプレートに対する化学相互作用を制御するアイデアで、薄いカーボン壁の形成を試みた。その成果としてまず、修飾糖分子の効率的かつ多様な合成法を確立した。次いで水熱合成については、テンプレート表面の化学種と糖の構造の組み合わせを適切に選択すると、テンプレートに対してカーボンをシート状やチューブ状に析出できた。
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研究成果の学術的意義や社会的意義 |
カーボン多孔体やカーボンナノ構造体におけるカーボン壁の厚みは、これらカーボン材料の触媒担体や電極材等としての応用を左右する重要な構造特性である。しかしながら、厚みを精密に制御することはこれまで難しかった。これに対し本研究は、カーボンの壁の厚みを制御することに関して、可能性を見出した点で社会的に意義がある。さらに本研究では、テンプレート表面の化学種と糖の構造との組み合わせがカーボンの析出に大きく関わることが明らかになった。こうした成果は、究極的には、カーボンの析出過程を如何に制御するかといった問いに対して、解決の一つの糸口を与えるものであり、学術的にも意義がある。
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