高比表面積を有する強磁性体内包カーボンナノ粒子の創製および水環境浄化技術への応用

• 研究課題/領域番号: 24360327
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 反応工学・プロセスシステム
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 佐野 紀彰 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70295749)
• 研究分担者: 田門 肇 京都大学, 工学研究科, 教授 (30111933)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円); 2014年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2013年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2012年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
• キーワード: 材料合成プロセス / カーボン / プラズマ / ナノ材料 / カーボンナノホーン / 強磁性体 / アーク放電

研究成果の概要

Feナノ粒子内包カーボンナノホーン（Fe-CNH)をガス導入水中アーク法により合成した。Fe-CNHに細孔を開けて表面積を増加させるために、CO2-N2混合ガス、空気、オゾン水の3種類の条件下で酸化処理を施した。結果として、CO2-N2混合ガスとオゾン水の条件ではFeがマグネタイトとなり、Fe-CNHの磁化率が向上した。また、CO2-N2混合ガス中での処理により、Fe-CNHの表面積が2.5倍に増加した。オゾン水と炭素の反応により水中の全有機炭素量が増加するのでオゾンとFe-CNHの組み合わせでは純水は作れないことがわかった。Fe-CNHはバイオディーゼルを合成する触媒としては反応性が高い。

研究成果

• [雑誌論文] Simultaneous enhancement in porosity and magnetic property of Fe-dispersing single-walled carbon nanohorns by oxidation using CO2 (2015)
  • 著者名/発表者名: Noriaki Sano, Daisuke Himara, Hajime Tamon
  • 雑誌名: Chemical Engineering Journal 巻: ２７１ ページ: 43-49
  • DOI: 10.1016/j.cej.2015.02.074
  • NAID: 120005678218
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gas Flow Rate in the Gas-Injected Arc-in-Water Method as a Critical Factor to Synthesize High-Dispersion Pd–Ni Alloy Nanoparticles in Single-Walled Carbon Nanohorns (2014)
  • 著者名/発表者名: Noriaki Sano, Kosuke Taniguchi and Hajime Tamon
  • 雑誌名: JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN 巻: 47 号: 11 ページ: 821-826
  • DOI: 10.1252/jcej.14we002
  • NAID: 130004703867
  • ISSN: 0021-9592, 1881-1299
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Fe/Fe2O3 loading on the catalytic activity of sulfonated single-walled carbon nanohorns for the esterification of palmitic acid (2014)
  • 著者名/発表者名: Chantamanee Poonjarernsilp, Noriaki Sano, Nut Sawangpanich
  • 雑誌名: Green Chemistry 巻: 16 号: 12 ページ: 4936-4943
  • DOI: 10.1039/c4gc00262h
  • NAID: 120005661769
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hydrogen Storage in Porous Single-Walled Carbon Nanohorns Dispersed with Pd−Ni Alloy Nanoparticles (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Sano, K. Taniguchi, H. Tamon
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 118 号: 7 ページ: 3402-3408
  • DOI: 10.1021/jp4098155
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of carbon nanotube film directly grown on conductive stainless steel film and application to dielectrophoretic nanoparticle capture (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Sano, T. Nakamura, H. Tamon, T. TSuntornlohanakul, C. Poonjarernsilp, T. Charinpanitkul
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics. 巻: 115 号: 15 ページ: 154302-154302
  • DOI: 10.1063/1.4870856
  • NAID: 120005439645
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlled Syntheses of Various Palladium Alloy Nanoparticles Dispersed in Single-Walled Carbon Nanohorns by One-Step Formation Using an Arc Discharge Method (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Sano, T. Suntornlohanakul, C. Poonjarernsilp, H. Tamon, T. Charinpanitkul
  • 雑誌名: Industrial & Engineering Chemistry Research 巻: 53 号: 12 ページ: 4732-4738
  • DOI: 10.1021/ie500146f
  • 査読あり
• [学会発表] SYNTHESIS OF CARBON NANOHORNS DISPERSED WITH IRON NANOPARTICLES FOR PREPARATION OF SOLID BASE CATALYST (2014)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamada, Noriaki Sano, Hajime Tamon
  • 学会等名: International Conference on Separation Science and Technology 2014
  • 発表場所: 奈良公会堂
  • 年月日: 2014-10-30 – 2014-11-01
• [学会発表] Variety of Nanotube Family Materials for Sustainable Technologies (2014)
  • 著者名/発表者名: Noriaki Sano
  • 学会等名: International Conference on “Safe and Sustainable Nanotechnology”
  • 発表場所: Pitsanulok (Thailand)
  • 年月日: 2014-10-14 – 2014-10-17
  • 招待講演
• [学会発表] 強磁性体内包固体塩基カーボンナノ材料の合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田 貢平・ 佐野 紀彰・ 田門 肇
  • 学会等名: 化学工学会 第46回秋季大会
  • 発表場所: 九州大学（伊都キャンパス）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] オゾン酸化処理によるFeナノ内包カーボンナノホーンの磁化特性・細孔構造の向上 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田貢平，佐野紀彰，田門肇
  • 学会等名: 分離技術会年会2014
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [学会発表] Synthesis of Carbon Nanohorns Using Gas-Injected Arc-in-Water Method for Energy Applications (2014)
  • 著者名/発表者名: Noriaki Sano
  • 学会等名: 2014 International Workshop on Plasma Applications in Nanocarbon Materials and Devices
  • 発表場所: 福岡
  • 招待講演
• [学会発表] オゾン酸化を用いた高比表面積を有する強磁性ナノ粒子内包カーボンナノホーンの作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐野 紀彰、山田 貢平、 田門 肇
  • 学会等名: 化学工学会第79年会
  • 発表場所: 岐阜大学
• [学会発表] カーボンナノホーン・ナノチューブの合成およびその賦活効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐野紀彰
  • 学会等名: 活性炭技術研究会 活性炭講座（第９講）および第１５１回講演会
  • 発表場所: 大阪
  • 招待講演
• [学会発表] Single-step synthesis of carbon nanohorns including Pd-Ni alloy nanoparticles and their ability for hydrogen storage (2013)
  • 著者名/発表者名: Noriaki Sano
  • 学会等名: THERMEC'2013
  • 発表場所: Las Vegas
  • 招待講演
• [学会発表] My Researches on Carbon Nanomaterials with Thai Researchers and Students (2013)
  • 著者名/発表者名: Noriaki Sano
  • 学会等名: 6th Thailand-Japan International Academic Conference 2013
  • 発表場所: 大阪
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis of Carbon Nanotubes on Metallic Surfaces (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Sano, S. Yamamoto, T. Nakamura, H. Tamon
  • 学会等名: 9th World Congress of Chemical Engineering
  • 発表場所: ソウル
• [学会発表] Application of gas-injected arc-in-water method to synthesize carbon nanohorns includingferromagnetic nanoparticles (2013)
  • 著者名/発表者名: Noriaki Sano, Daisuke Hirama, and Hajime Tamon
  • 学会等名: 第26回プラズマ材料科学シンポジウム
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 強磁性ナノ粒子分散カーボンナノホーンに対する二酸化炭素賦活の効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐野紀彰、平間大介、田門肇
  • 学会等名: 第27回日本吸着学会研究発表会
  • 発表場所: 千葉大学
• [学会発表] アーク放電を用いたFeナノ粒子分散カーボンナノホーンの合成およびCO2賦活の効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐野紀彰、平間大介、田門肇
  • 学会等名: 化学工学会第45回秋季大会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] Hydrogen absorption characterist ics of single walled carbon nanohorns including Pd-Ni alloy nanoparl icles prepared by gas-injected arc-in-water method (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Sano, K. Taniguehi, H. Tamon
  • 学会等名: 11th Asia-Pacific Conference on Plasma Science and Technologv
  • 発表場所: 京都大学(桂キャンパス)
  • 年月日: 2012-10-03
• [学会発表] ガス導入アーク放電による強磁性ナノ粒子分散カーボンナノホーンの合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平間大介、佐野紀彰、田門肇
  • 学会等名: 化学工学会第44回秋季大会
  • 発表場所: 東北大学(仙台)
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] Hydrogen absorbing property of carbon nanohorns dispersed with Pd-Ni al loynanoprtic.les synthesized by gas-injected arc-in-water method (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Sano, K : Taniguchi, H. Tamon
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学(松山)
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] Synthesis of carbon nanohorns dispersed with metallic nanoparticles by gas-injected arc-in-water method (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Sano, T. SunLornlohanakui, C. Poonjarerusilp, D. Hirama, K. Taniguchi, T. Norimoto, T. Jshii, H. Tamon, T. Charinuanitku
  • 学会等名: 第43回フラーレン・ナノチューブ・グフフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 東北大学(仙台)
  • 年月日: 2012-09-06