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

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09243102
• 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: 京谷 隆 東北大学, 反応化学研究所, 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 東京高等専門学校, 工業化学科, 教授 (70042702) ; 東原 秀和 信州大学, 繊維学部, 教授 (40026141)
• キーワード: ミクロ細孔 / カーボンアロイ / 気体吸着 / 鋳型合成法 / 活性炭 / 表面修飾 / ナノスペース / カーボンナノチューブ

研究概要

裏面窒素導入アロイ化ACFの創製と吸着特性変化:quaternaryNが炭素に対して4%導入されたミクロ細孔性ACFを調製できた。そのNアロイ化ACFの表面積は、1343m^2g^<-1>、細孔径は0.89nmである。N-アロイ化ACFは表面が光を乱反射するために、グレーになっており新たなタイプの活性炭といえる。エタノール吸着性および水蒸気吸着性がもとのACFより優れている。
疎水性カーボンの裏面への水蒸気吸着機構のその場X線小角散乱による解明:その場X線小角散乱散乱法を開発して、活性炭素繊維ACFでの水蒸気吸着等温線のヒステリシスを検討した。X線小角散乱から求まる密度揺らぎの相対値と充填率との関係から、明らかに吸着と脱着とで密度揺らぎが大きく異なっていることが示された。これが水クラスターの成長・融合あるいは解離と関係づけられた。
裏面フッ素化カーボンナノチューブ膜の創製とLi充放電特性:鋳型法によるカーボンナノチューブを用いて、裏面のみがフッ素化した外径約30nm、内径約22nmの開口性カーボンナノチューブ膜(F-CNM)の創製に成功した。メソ孔が発達しており、裏面フッ素化によって、裏面のエネルギーが低下している。Li充放電特性を調べると、Li電池の面かみても以下のような可能性がある。Li充放電特性の非可逆的還元ピークは、裏面フッ素アロイ化を反映した独特のものである。
ナノチューブ裏面空間内での金属微粒子創製:鋳型法によって調整したカーボンナノチューブの裏面空間に含浸法あるいは昇華法を利用して、Ni、Pt、Ag、Feを成長させた。もともとナノチューブの内径約30nmのために、チューブ内で生成した金属も超微粒子であった。超微粒子の形状については、金属の種類により異なった。Niではにnmサイズの薄く板状粒子であった。

研究成果

• [文献書誌] K.Kaneko,N.Setoyama: "Pore structures and adsorption properties of F-actnated carbon fiber"Tanso. (187). 71-76 (1999)
• [文献書誌] K.Kaneko,Y.Hanzawa: "Cluster-mediated water adsorption on carbon nanospaces"Adsorption. 5. 7-13 (1999)
• [文献書誌] T.Ohkubo,K.Kaneko: "Pore width dependent ordering of C_2H_5OH confired in graphitic nanospaces"J.Phys.Chem.. 103. 1859-1863 (1999)
• [文献書誌] E.Bekyarova,K.Kaneko: "Microporoos nature of Ce,Zr-doped carbon aerogels"Lanqmuir. 15. 7119-7121 (1999)
• [文献書誌] H.Touhara,F.Okino: "Property control of carbon materials by floorination"Carbon. 38. 241-267 (2000)
• [文献書誌] T.Kyotani: "Control of pore structure in carbon"Carbon. 38. 269-286 (2000)
• [文献書誌] T.Iiyama,T.Ohkubo,K.Kaneko: "Recent Advances in Gas Separation by Microporoos Membranes"Elsevier(分担)(印刷中). (2000)
• [文献書誌] 金子克美,半沢洋子: "セラミック工学ハンドブック"技報堂(分担)(印刷中). (2000)