配列ナノ空間をもつカーボン構造体を利用したエネルギーデバイス

2011 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 配列ナノ空間を利用した新物質科学:ユビキタス元素戦略
• 研究課題/領域番号: 19051003
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 京谷 隆 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90153238)
• 研究分担者: 西原 洋知 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (80400430)
• 連携研究者: 干川 康人 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (90527839)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2011
• キーワード: 剣山状ナノカーボン / 高分子電解質型燃料電池 / 規則性ミクロポーラス炭素 / ゼオライト鋳型炭素 / ナノグラフェン

研究概要

配列ナノ空間をもつ剣山状のナノカーボン膜を合成し、高分子電解質型燃料電池や電気化学反応のための電極として応用することができるようになった。また、ゼオライト鋳型炭素はゼオライトの規則的な構造を反映したミクロポーラス炭素であり、エネルギー貯蔵材料として有望である。本研究ではゼオライト鋳型炭素の分子構造を調べ、この炭素が極度に湾曲したグラフェンが3次元的に規則的に配列した非常にユニークな構造をしていることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of Buffer Size around Nanosilicon Anode Particles for Lithium-Ion Batteries (2012)
  • 著者名/発表者名: Shinichiroh Iwamura, Hirotomo Nishihara, Takashi kyotani
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 116 ページ: 6004-6011
  • 査読あり
• [雑誌論文] A quantitative analysis of a trace amount of hydrogen in high temperature heat-treated carbons (2012)
  • 著者名/発表者名: Susumu Kashihara, Shoji Otani, Hironori Orikasa, Yasuto Hoshikawa, Jun-ichi Ozaki, Takashi Kyotani
  • 雑誌名: Carbon 巻: 50 ページ: 3310-3314
  • 査読あり
• [雑誌論文] 鋳型で作るカーボン系均一ナノ多孔性材料のエネルギー貯蔵研究への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西原洋知, 糸井弘行, 伊藤仁, Somlak Ittisanronnachaia, Kwon Taeri, Khanin Nueangnoraj, 岩村振一郎, 京谷隆
  • 雑誌名: 炭素 巻: 248 ページ: 89-95
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and Characterization of Magetic Nanoporous Zeolite Templated Carbon (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuyuki Takai, Tuyoshi Suzuki, Toshiaki Enoki, Hirotomo Nishihara, Takashi Kyotani
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Sol. 巻: 71 ページ: 565-568
  • 査読あり
• [雑誌論文] Angular Distribution of N-Doped Carbon Nanotubes in Alumina Membrane Channels: A High-Energy X-ray Diffraction Study (2010)
  • 著者名/発表者名: L. Hawelek, A. Brodka, J. C. Dore, V. Honkimaki, T. Kyotani, Q. H. Yang, A. Burian
  • 雑誌名: Acta Physica Polonica A 巻: 117 ページ: 302-306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase Diagram of ^4He Film in 3D Nanopores of ZTC (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Takai, T. Suzuki, T. Enoki, H. Nishihara, T. Kyotani
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Sol. 巻: 71 ページ: 565-568
  • 査読あり
• [雑誌論文] ゼオライトを鋳型としたジャングルジム状ナノカーボンの合成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 京谷隆
  • 雑誌名: ペトロテック 巻: 33 ページ: 47-51
  • 査読あり
• [雑誌論文] Water-Dispersible "Carbon Nanopods" with Controllable Graphene Layer Orientation (2009)
  • 著者名/発表者名: Li-Xiang Li, Bai-Gang An, Hirotomo Nishihara, Toshifumi Shiroya, Hiroyuki Aikyo, Tatsushi Isojima, Masaki Yamamoto, Takashi Kyotani
  • 雑誌名: Chem. Commun. ページ: 4554-4556
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical Behavior of Carbon Nanorod Arryas Having Different Graphene Orientations and Crystallinity (2009)
  • 著者名/発表者名: Hironori Orikasa, Takeshi Akahane, Michiyasu Okada, Yu Tong, Jun-ichi Ozaki, Takashi Kyotani
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. 巻: 19 ページ: 4615-4621
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Possible Buckybowl-like Structure of Zeolite Templated Carbon (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirotomo Nishihara, Quan-Hong Yang, Peng-Xiang Hou, Masashi Unno,Seigo Yamauchi, Riichiro Saito, Juan I. Paredes, Amelia Martinez-Alonso, Juan M. D. Tascon, Yohei Sato, Masami Terauchi, Takashi Kyotani
  • 雑誌名: Carbon 巻: 47 ページ: 1220-1230
  • 査読あり
• [雑誌論文] (127) High Pressure Hydrogen Storage in Zeolite Templated Carbon (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirotomo Nishihara, Peng-Xiang Hou, Li-Xiang Li, Masashi Ito, Makoto Uchiyama, Tomohiro Kaburagi, Ami Ikura, Junji Katamura, Takayuki Kawarada, Kazuhiko Mizuuchi, Takashi Kyotani
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 113 ページ: 3189-3196
  • 査読あり
• [雑誌論文] 明らかとなったゼオライト鋳型炭素の分子構造 ～規則性バッキーボウル連結体～ (2009)
  • 著者名/発表者名: 西原洋知, 京谷隆
  • 雑誌名: 化学工業 巻: 60(5) ページ: 329-335
• [雑誌論文] (116) Laser-induced Electron Pooling from Carbon Nano "Test Tube" Dispersed in Aqueous Solution (2007)
  • 著者名/発表者名: Atula S.D. Sandanayaka, Hironori Orikasa, Takashi Kyotani, Yasuyuki Araki, Osamu Ito
  • 雑誌名: Carbon 巻: 45 ページ: 684-689
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic properties of host-guest material using network of curved nanocarbon sheet
  • 著者名/発表者名: Kazuyuki Takai, Tsuyoshi Suzuki, Hirotomo Nishihara, Takashi Kyotani, Toshiaki Enoki
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Sol. 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [学会発表] ゼオライト鋳型炭素の構造とエネルギー貯蔵材料としての応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 京谷隆, 西原洋知
  • 学会等名: 第27回ゼオライト研究発表会
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2011-12-01
• [学会発表] Recent topics of carbon study in Japan (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kyotani
  • 学会等名: 日本学術振興会炭素材料第117委員会300回記念国際シンポジウム (招待講演)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] Energy Storage in Nano-Structured Carbons (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kyotani
  • 学会等名: The 6th ICF and 2011 Fall Meeting of the Korean Carbon Society (招待講演)
  • 発表場所: Jeonju, Korea
  • 年月日: 2011-11-03
• [学会発表] Anomalously large electrochemical capacitance of zeolite-templated carbon in aqueous media (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Itoi, Hirotomo Nishihara, Takashi Kyotani
  • 学会等名: CARBON2011
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2011-07-27
• [学会発表] A possible structure of a negatively curved graphene network formed inside the zeolite nanochannels (2011)
  • 著者名/発表者名: Khanin Nueangnoraj, Hirotomo Nishihara, Yohei Sato, Masami Terauchi, Takashi Kyotani
  • 学会等名: CARBON2011
  • 発表場所: Shanghai, China (Best Poster Award受賞)
  • 年月日: 2011-07-26
• [学会発表] The deposition of a large amount of carbon into zeolite nanochannels (2010)
  • 著者名/発表者名: Nueangnoraj Khanin, Nishihara Hirotomo, Terauchi Masami, Kyotani Takashi
  • 学会等名: 第37回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2010-12-01
• [学会発表] 垂直配向1次元ナ ノ細孔をもつ固体高分子形燃料電池極の作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山 航, 石井孝文, 干川康人, 京谷隆, 畑中達也, 福島喜章
  • 学会等名: 第37回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2010-12-01
• [学会発表] Template Synthesis of Nano-Structured Carbons (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kyotani
  • 学会等名: The Nano Thailand
  • 発表場所: Pathumthani Thailand (plenary lecture)
  • 年月日: 2010-11-20
• [学会発表] Templated Carbon-Nanostructure and Functions (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kyotani
  • 学会等名: 2010 International Symposium on Graphene, CNT & Ultrafast Phenomena of Nanomaterials
  • 発表場所: Taipei, Taiwan (招待講演)
  • 年月日: 2010-11-16
• [学会発表] Effect of heteroatom-doping on the physical properties of zeolite-templated carbons (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Itoi, Peng-Xiang Hou, Li-Xiang Li, Hirotomo Nishihara, Takashi Kyotani
  • 学会等名: CARBON2010
  • 発表場所: Clemson, USA
  • 年月日: 2010-07-12
• [学会発表] The deposition of a large amount of carbon into zeolite nanochannels (2009)
  • 著者名/発表者名: Khanin Nueangnoraj, Hirotomo Nishihara, Katsuaki Imai, Hiroyuki Itoi, Takashi Kyotani
  • 学会等名: 第36回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2009-12-01
• [学会発表] XRDシミュレーションを用いたゼオライト鋳型炭素骨格の立体構造の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西原洋知, 今井克明, 糸井弘行, Khanin Nueangnoraj, 京谷隆, 藤本宏之
  • 学会等名: 第36回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2009-12-01
• [学会発表] Understanding of Energy Storage Mechanism Using Templated Carbons (2009)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kyotani, Hirotomo Nishihara
  • 学会等名: CESEP09 (the Carbon for Energy Storage and Environment Protection 2009 Conference
  • 発表場所: Malaga, Spain (招待講演)
  • 年月日: 2009-10-26
• [学会発表] Zeolite Templated Carbon as the Electrode for High Power Electrochemical Capacitor (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirotomo Nishihara, Taichi Kogure, Hiroyuki Itoi, Takashi Kyotani
  • 学会等名: CARBON2009
  • 発表場所: Biarritz, France
  • 年月日: 2009-06-17
• [学会発表] Fabrication of High Power Electric Double Layer Capacitor Using Zeolite Templated Carbon (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirotomo Nishihara, Taichi Kogure, Hiroyuki Itoi, Takashi Kyotani
  • 学会等名: 15th International Symposium on Intercalation Compounds (ISIC15)
  • 発表場所: 北京, 中国
  • 年月日: 2009-05-15
• [学会発表] ゼオライトを鋳型として利用したフラーレン/ナノチューブネットワークの合成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西原洋知, 今井克明, 糸井弘行, Khanin Nueangnoraj, 侯鵬翔, Juan I. Paredes, Amelia Martinez-Alonso, Juan M.D. Tascon, 京谷隆
  • 学会等名: 第35回炭素材料学会年会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2008-12-05
• [学会発表] (2008)
  • 著者名/発表者名: Li-Xiang Li, Hirotomo Nishihara, Masashi Ito, Makoto Uchiyama, Tomohiro Kaburagi, Ami Ikura, Junji Katamura, Takayuki Kawarada, Kazuhiko Mizuuchi, Takashi Kyotani
  • 学会等名: 第35回炭素材料学会年会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2008-12-04
• [学会発表] Temp;ated Carbons-Nanostructure and Functions (2008)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kyotani
  • 学会等名: G-COE and IREMC Symposium
  • 発表場所: Sendai, Japan (oral, invited)
  • 年月日: 2008-11-05
• [学会発表] 高度に構造制御されたナノカーボンの合成とその応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 京谷隆
  • 学会等名: 日本化学会第2回関東支部大会
  • 発表場所: 桐生
  • 年月日: 2008-09-19
• [学会発表] Templated Carbons-Nanostructure and Functions (2008)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kyotani
  • 学会等名: CARBON2008
  • 発表場所: Nagano, Japan (oral, Plenary Lecture)
  • 年月日: 2008-07-14
• [学会発表] Preparation of PEFC Electrodes from Vertically Aligned Carbon nanopillars with Tunable Sizes (2008)
  • 著者名/発表者名: Hironori Orikasa, Michiyasu Okada, Takashi Kyotani, Tatsuya Hatanaka, Yoshiaki Fukushima
  • 学会等名: CARBON2008
  • 発表場所: Nagano, Japan
  • 年月日: 2008-07-14
• [学会発表] Template Synthesis of Cross-linked Fullerene Like Nanocarbon with Three-dimensional Regularity (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirotomo Nishihara, Katsuaki Imai, Juan I Paredes Amelia Martinez-Alonso, Juan M.D. Tascon, Takashi Kyotani
  • 学会等名: CARBON2008
  • 発表場所: Nagano, Japan
  • 年月日: 2008-07-14
• [図書] Zeolite-Templated Carbon - Its Unique Characteristics and Applications (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirotomo Nishihara, Takashi Kyotani
  • 総ページ数: (印刷中)
  • 出版者: Elsevier社
• [備考] 西原洋知, 平成23年度トーキン科学技術振興財団研究奨励賞 2012年3月8日
• [備考] 山本健太郎, 炭素材料学会ポスター賞 2011年11月30日
• [備考] Khanin Nueangnoraj、Carbon2011 Best Poster Award, 2011年7月28日
• [備考] 西原洋知, 炭素材料学会研究奨励賞, 2010年12月2日
• [備考] Nueangnoraj Khanin, 炭素材料学会ポスター賞, 2010年12月2日
• [備考] 京谷隆, 平成21年度科学技術分野の文部科学大臣表彰 (科学技術賞) 2009年4月6日
• [備考] 京谷隆, The Japan Carbon Award for Innovative Research 2008年7月17日
• [備考] 西原洋知, The Japan Carbon Award for Young Research 2008年7月15日
• [備考] 京谷隆, 西原洋知、日本経済産業新聞 3月12日19頁、新構造の炭素物質の1つとしてゼオライト鋳型炭素が紹介された。
• [備考] 京谷隆, 西原洋知、日本経済新聞 3月9日朝刊13頁、ゼオライト鋳型炭素の構造解明と水素貯蔵への応用が紹介された。
• [産業財産権] 膜電極接合体及びその製造方法、並びに、固体高分子型燃料電池 (2007)
  • 発明者名: 畑中達也, 福嶋喜章, 折笠広典, 京谷隆, 岡田充泰
  • 権利者名: 株式会社豊田中央研究所、国立大学法人東北大学
  • 産業財産権番号: 特許権, 特許2007-306462
  • 出願年月日: 2007-11-27