電解によるダイヤモンド合成とその形成機構の解明

• 研究課題/領域番号: 23550232
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 同志社大学
• 研究代表者: 後藤 琢也 同志社大学, 理工学部, 准教授 (60296754)
• 研究分担者: 蜂谷 寛 京都大学, 大学院・エネルギー科学研究科, 助教 (90314252)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2011年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 溶融塩 / sp^3炭素 / 非平衡反応場 / 電解 / ダイヤモンド / 核発生 / 電解プロセス

研究概要

本研究では、電解によるダイヤモンド合成とその形成機構の解明を目的とした検討を行った。カーバイドイオンの酸化反応: C_2^<2-> → 2C + 2e^-によって、結晶質炭素が得られ、さらにこの得られた試料の顕微ラマン分析から、sp^3を持つ炭素(ダイヤモンド様炭素)が存在することを明らかにした。特に、作用極に金を用い、塩化物浴もしくはフッ化物浴いずれの電解質中においても、2.4 Vより貴な電位で短時間電解することにより非平衡反応場を誘起することで、sp^3炭素結晶(ダイヤモンド結晶)の発生頻度が増加することを明らかにした。また、電解を開始から0.05 秒以降に、炭素結晶が生成していることが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] 非平衡反応場誘起媒体としての溶融塩 (2014)
  • 著者名/発表者名: 後藤琢也
  • 雑誌名: 溶融塩および高温化学 巻: 57 ページ: 1-4
  • NAID: 40020161769
• [雑誌論文] Thermodynamic and Kinetic Properties of Oxide Ions in a LiCl-KCl-CsCl Eutectic Melt (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Kado, T.Goto, R.Hagiwara
  • 雑誌名: J. Electrochem. Soc. 巻: 160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Boron-Doped Diamond Electrodes in Molten Chloride Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Goto
  • 雑誌名: Molten Salts Chemistry from Lab. to Applications(F. Lantelme, H. Groult Eds.)(Elsevier) ページ: 187-206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Delayed Luminescence from ZnO Ceramics upon Microwave-induced Plasma Emission (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sonobe, K. Hachiya, T. Mitani, N. Shinohara, H. Ohgaki
  • 雑誌名: Journal of Physics and Chemistry of Solids 巻: volume 74, Issue 6 ページ: 837-840
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Conductive Plastic Crystals Based on Fluorohydrogenate Anions (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Taniki, K. Matsumoto, R. Hagiwara, K. Hachiya, T. Morinaga, T. Sato
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: Volume 117, Issue 3 ページ: 955-960
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-dependent photo -luminescence fatigue recovery phenomena in germanium sulfide glasses (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nakanishi, Y. Tomii, K. Hachiya
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: volume 100 ページ: 304-310
  • NAID: 120005289847
  • 査読あり
• [雑誌論文] “Thermodynamic and Kinetic Properties of Oxide Ions in a LiCl-KCl-CsCl Eutectic Melt (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Kado, T.Goto, R.Hagiwara,
  • 雑誌名: J. Electrochem. Soc. 巻: 160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanocrystalline nickel dispersed with nano-size WO_3 particles synthesized by electrodeposition (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Miyamoto, S. Takehara, T. Uenoya, H. Fujiwara and T. Goto
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 巻: 47 ページ: 4798-4804
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxygen evolution reaction from insoluble electrodes in molten salts (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Goto, F. Tujii, K. Oikawa, Y. Fukunaka
  • 雑誌名: Space Utilization Research 巻: 28 ページ: 67-70
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrodeposited Nanocrystalline Nickel Dispersed with Nano-Size WO_3 Particles (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Miyamoto, S. Takehara, T. Uenoya, H. Fujiwara and T. Goto
  • 雑誌名: Materials Transactions 巻: 53 ページ: 1026-1028
  • NAID: 10030629934
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrodeposited Nanocrystalline Nickel Dispersed with Nano-Size WO3 Particles (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Miyamoto, Shota Takehara, Toshiyuki Uenoya, Hiroshi Fujiwara and Takuya Goto
  • 雑誌名: Materials Transactions 巻: 53 ページ: 1026-1028
  • NAID: 130004824853
  • 査読あり
• [雑誌論文] 「溶融塩電解による酸素発生速度と電極界面現象 (2012)
  • 著者名/発表者名: 後藤琢也、辻井文哉、及川和彦, 福中康博
  • 雑誌名: Space Utilization Research 巻: 28 ページ: 67-70
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanocrystalline nickel dispersed with nano-size WO3 particles synthesized by electrodeposition (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Miyamoto, S. Takehara, T. Uenoya, H. Fujiwara and T. Goto
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 巻: 47 ページ: 4798-4804
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-equilibrium electrochemical processing of nano-structured energy conversion and storage devices (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukunaka, T. Homma, R. Hagiwara, T. Nohira, K. Hachiya, T. Matsuoka, Y. Liang, T. Goto, H. Yasuda, H. Matsushima, N. Kishimoto, T. Ito, Y. Takahashi, K. Kinoshita, M. Takayanagi, Y. Sone, T. Ishikawa, T. Wakatsuki, K. Nishikawa, S. Yoda, M. Rosso, R. C. Alkire, W. Schwarzacher, O. Magnussen, S. Kjelstrup, Ph. Mandin, D. R. Sadoway, R. C. Miranda
  • 雑誌名: Space Uilization Resaech 巻: 27 ページ: 227-230
  • NAID: 120006830389
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Studies of the Microwave-Treated TiO_2 Photocatalyst by MIR- FEL (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Sonobe, K. Yoshida, K. Hachiya, M.A. Bakr, T. Kii, S.Yoshikawa and H. Ohgaki
  • 雑誌名: Journal of Sustainable Energy and Environment 巻: vol. 2, issue 1 ページ: 27-29
  • 査読あり
• [学会発表] CO_2の直接還元による炭素系材料の形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 武田 翼、後藤琢也
  • 学会等名: 第40回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-12-05
• [学会発表] 溶融フッ化物中での酸素発生挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 後藤琢也, 辻井文哉, 坂中佳秀, 廣田 健、ヴジャヤクマール, 石川毅彦, 高柳昌弘
  • 学会等名: 日本マイクログラビティー応用学会JASMAC-27
  • 発表場所: 東京都江東区
  • 年月日: 2013-11-27
• [学会発表] 溶融塩中におけるカルシウムシリサイドの電気化学的形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 植田祥平,蜂谷寛,後藤琢也
  • 学会等名: 第45回溶融塩化学討論会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2013-11-20
• [学会発表] 電解共析出による窒化炭素の形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村建城、後藤琢也
  • 学会等名: 第45回溶融塩化学討論会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2013-11-20
• [学会発表] Electrolytic synthesis of nitrogen trifluoride from a molten NH_4F・2HF melt using steam-activated boron-doped diamond electrode (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Goto, A. Ooishi, Y. Sakanaka, W. Sugimoto, T. Nakai, M. Uno, K. Hirano, M. Saito, M. Inaba, A. Tasaka
  • 学会等名: 17 th European Symposium on Fluorine Chemistry
  • 発表場所: Paris
  • 年月日: 2013-07-25
• [学会発表] Electrolytic synthesis of nitrogen trifluoride from a molten NH4F-2HF melt using steam-activated boron-doped diamond electrode (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Goto, A. Ooishi, Y. Sakanaka, W. Sugimoto, T. Nakai, M. Uno, K. Hirano, M. Saito, M. Inaba, A. Tasaka
  • 学会等名: 17 th European Symposium on Fluorine Chemistry
  • 発表場所: フランス パリ
• [学会発表] 溶融塩中におけるカルシウムシリサイドの電気化学的形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 植田祥平,蜂谷寛,後藤琢也
  • 学会等名: 第45回溶融塩化学討論会
  • 発表場所: 横浜市港北区
• [学会発表] 電解共析出による窒化炭素の形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村建城、後藤琢也
  • 学会等名: 第45回溶融塩化学討論会
  • 発表場所: 横浜市港北区
• [学会発表] 溶融フッ化物中での酸素発生挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 後藤琢也, 辻井文哉, 坂中佳秀, 廣田 健、ヴジャヤクマール, 石川毅彦, 高柳昌弘
  • 学会等名: 日本マイクログラビティー応用学会 JASMAC-27
  • 発表場所: 東京都江東区
• [学会発表] CO2の直接還元による炭素系材料の形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 武田 翼、後藤琢也
  • 学会等名: 第40回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 京都市左京区
• [学会発表] Electrochemical Behaviour of Boron-Doped Diamond Electrode in Molten Salts Containing Oxides (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuya Goto, Yuya Kado, Masaki Yamagata, Kan Hachiya, Rika Hagiwara, Yoshiharu Sakamura
  • 学会等名: The Nuclear Materials Conference 2012
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 2012-10-23
• [学会発表] Formation of Carbon Nitride Powder by Cathode Discharge Electrolysis in Molten Salt (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuki Matsumoto, Takuya Goto, Yasuhiko Ito
  • 学会等名: 4th Asian Conference on Molten Salt Chemistry and Technology
  • 発表場所: Matsushima
  • 年月日: 2012-09-24
• [学会発表] Electrochemical Formation of Aluminum Alloy Film in LiCl-KCl-CsCl (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshihide Sakanaka, Takuya Goto, Ken Hachiya
  • 学会等名: 4th Asian Conference on Molten Salt Chemistry and Technology
  • 発表場所: Matsushima
  • 年月日: 2012-09-24
• [学会発表] Formation of Titanium oxide with Visible Light Activity in Molten Salt (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsuro Sasa, Takuya Goto, Yasuhiko Ito
  • 学会等名: 4th Asian Conference on Molten Salt Chemistry and Technology
  • 発表場所: Matsushima
  • 年月日: 2012-09-24
• [学会発表] Electrochemical Behavior of Metal Oxides in Molten Fluoride Systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Fumiya Tsujii, Takuya Goto, Ken Hirota
  • 学会等名: 4th Asian Conference on Molten Salt Chemistry and Technology
  • 発表場所: Matsushima
  • 年月日: 2012-09-24
• [学会発表] Electrochemical Formation of Silicides on Si Wafer in Molten Salt (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ueda, T. Goto
  • 学会等名: 4th Asian Conference on Molten Salt Chemistry and Technology
  • 発表場所: Matsushima
  • 年月日: 2012-09-24
• [学会発表] Formation of Functional Materials by Electrochemical Method in Molten Salts (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuya Goto, Maki Hattori, Makoto Inoue, Mikako Todo, Yuka Yoshida
  • 学会等名: 4th Asian Conference on Molten Salt Chemistry and Technology
  • 発表場所: Matsushima
  • 年月日: 2012-09-23
• [学会発表] Morphology control of carbon deposition by electrochemical method (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuya Goto, Yuka Yoshida, Risa Onkura, Yasuhiko Ito, Kan Hachiya
  • 学会等名: 9th France-Japan seminar on Lithium batteries
  • 発表場所: Saint Remy-les-Chevreuse
  • 年月日: 2012-09-15
• [学会発表] Electrochemical formation of energy conversion ceramics (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuya Goto
  • 学会等名: 6th KIFEE International Symposium on Environment, Energy, and Materials
  • 発表場所: Trondheim
  • 年月日: 2012-09-12
• [学会発表] Morphology control of carbon deposition by electrochemical method (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuya Goto, Yuka Yoshida, Risa Onkura, Yasuhiko Ito, kan Hachiya
  • 学会等名: 9th France-Japan seminar on Lithium batteries
  • 発表場所: Saint Remy-les-Chevreuse, France
  • 招待講演
• [学会発表] Electrochemical Behaviour of Boron-Doped Diamond Electrode in Molten Salts Containing Oxides (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuya Goto, Yuya Kado, Masaki Yamagata, Kan Hachiya, Rika Hagiwara, Yoshiharu Sakamura
  • 学会等名: The Nuclear Materials Conference 2012
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] 溶融LiCl-KCl-CsCl におけるAlの電気化学的挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂中佳秀、後藤琢也、伊藤靖彦
  • 学会等名: 第43回溶融塩化学討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] 溶融フッ化物におけるニッケルフェライトを用いた酸素発生反応 (2011)
  • 著者名/発表者名: 及川和彦、後藤琢也、伊藤靖彦
  • 学会等名: 第43回溶融塩化学討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] カーバイドイオンのアノード反応による炭素の形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 御倉梨紗、後藤琢也、伊藤靖彦
  • 学会等名: 第43回溶融塩化学討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] プラズマ誘起電解による窒化炭素の形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松本雄気、後藤琢也、伊藤靖彦
  • 学会等名: 第43回溶融塩化学討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] 溶融塩を反応媒体とした可視光応答型酸化チタンの形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐々達郎、後藤琢也、伊藤靖彦
  • 学会等名: 第43回溶融塩化学討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] 溶融LiF-NaF-KF 中における金属ホウ化物の形成
  • 著者名/発表者名: 馬場広太郎、後藤琢也、伊藤靖彦
  • 学会等名: 第43回溶融塩化学討論会
  • 発表場所: 大阪
• [図書] "Microwave Material Processing for Distributed Energy System", T. Sonobe, Zero-Carbon Energy Kyoto 2011 (T. Yao, ed.), Special Edition of Jointed Symposium of Kyoto University Global CO (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Hachiya, T. Mitani, N. Shinohara, H. Ohgaki
  • 出版者: Springer
• [図書] "Microwave/Infrared-Laser Processing of Material for Solar Energy", Zero-Carbon Energy Kyoto 2010 (T. Yao, ed.), Proceedings of the Second International Symposium of Global COE Program (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Sonobe, K. Yoshida, K. Hachiya, T. Kii, H. Ohgaki
  • 出版者: Springer