表面/裏面レベルでのアロイングによる新炭素材料の創出

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09243102
• 研究種目: 重点領域研究
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 金子 克美 千葉大学, 理学部, 教授 (20009608)
• 研究分担者: 東原 秀和 信州大学, 繊維学部, 教授 (40026141) ; 京谷 隆 東北大学, 反応科学研究所, 助教授 (90153238) ; 阿部 正彦 東京理科大学, 理工学部, 教授 (40089371) ; 阿久沢 昇 東京専門学校, 工業化学科, 教授 (70042702)
• キーワード: カーボンアロイ1 / 細孔表面2 / ナノ細孔3 / 気体吸着4 / 活性炭5 / フッ素化表面6 / 表面修飾7 / 鋳型調整法8

研究概要

本年度は炭素材料について(1)表面と裏面の分離評価法の確立,(2)表面および裏面の選択的アロイ化、(3)新規裏面性炭素の設計と創製、(4)炭素の裏面の高機能化について研究した。
・一方の細孔の終端が解放のカーボンナノチューブについて、高分解能電子顕微鏡観察と窒素吸着法によって、外表面と内表面(裏面)の面積の分離決定法を確立した。特に高分解能比較プロット法は表面と分子の相互作用の違いに鋭敏であり、表面と裏面での分子過程を区別するのに有効であった。この手法はミクロ細孔とメソ細孔を併せ持つカーボンアエロジェルについて適用され、精密に外表面積、ミクロ細孔表面積およびメソ細孔表面積が分離決定できることが示された。
・内径が数十nmの陽極酸化アルミニウムを細孔の鋳型として、CVD法によってカーボンを鋳型表面に成長させ、カーボンナノチューブを創製した。この時鋳型を取り除く前に、カーボンチューブの内側のみをフッ素化した。このようにして、選択的に裏面のみをフッ素化したカーボンアロイチューブを創出した。この試料の機能の特異性も分子吸着性から検討された。
・グラファイトの層間化合物調整の手法を利用して、層間にポリエチレンピラ-の導入を試みた。ポリエチレンは導入されるが、その導入量の制御が困難であり、微少量のピラ-導入法の検討段階に入っている。
・炭素裏面の機能化については、一酸化窒素の室温での窒素への高速変換、あるいは超臨界メタンのハイドレート化による大容量貯蔵に成功した。他にも分子篩機能の向上などが図られた。

研究成果

• [文献書誌] J.Miyawaki, K.Kaneko等: "Macroscpic evidence of enhanced formation of methane nanohydrates in hydrophobic nanospaces" J. Phys. Chem.(印刷中).
• [文献書誌] Y.Hanzawa, K.Kneko: "Lack for a predominant adsorption of water vapor on carbon mesopores" Langmuir. 13. 5802-5804 (1997)
• [文献書誌] C.Ishii, K.Kaneko: "Surfase and physical properties of microporous carbon spheres" Prog. Organic Coat.31. 1047-1056 (1997)
• [文献書誌] T.Iiyama, K.Kaneko等: "Study of the structure of a water molecular assembly in a hydrophobic nanospace at low temperature with in situ X-ray diffraction" Chem. Phys. Lett.274. 152-158 (1997)
• [文献書誌] T.Iiyama, K.Kaneko等: "Molecular assembly structure of CC14 in graphitic nanospaces" J. Phys. Chem. 101. 3037-3042 (1997)
• [文献書誌] M.Sato, K.Kaneko: "Surface fractal dimension of less-crystalline carbon nanospace-walls" J. Phys. Chem.101. 1845-1850 (1997)
• [文献書誌] K. Kaneko分担: "Equilibria and Dynmics of Gas Adsorption on Heterogeneous Solid Surfaces" Elsevier, 35 (1997)
• [文献書誌] K. Kaneko分担: "Adsorption on New and Modified Inorganic Sorbents" Elsevier, 26 (1997)