ソフトナノスペース中へのクリーンエネルギー気体高密度貯蔵

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15101003
• 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: 小西 健久 千葉大学, 理学部, 助手 (40302525) ; 東郷 秀雄 千葉大学, 理学部, 助教授 (60217461) ; 加納 博文 千葉大学, 理学部, 助教授 (60334166) ; 石井 千明 千葉大学, 工学部, 助手 (30291305)
• キーワード: 有機・無機ハイブリット錯体 / ナノ細孔性カーボン / カーボンナノホーン / 高分解能N_2吸着測定 / ソフトナノスペース / 水素吸着 / メタン吸着 / 水分子クラスター

研究概要

構造がソフトな有機・無機ハイブリッド錯体結晶の合成、超臨界水を用いた新しいナノ細孔体創製法の開発、高温度熱処理によるナノ細孔性カーボンの細孔構造修飾、単層で壁構造のソフトなシングルワォールカーボンナノホーンの表面酸化処理を行い、超臨界メタンおよび水素等に対する新しい候補吸着剤を準備した。それらについて77Kにおける高分解能窒素吸着測定、X線回折測定、ラマン分光測定等によるキャラクタリゼーションを進めた。一方ではステンレススプリングを用い、新しい変位量検出装置を備えた高圧気体吸着装置の開発と、低温からの正確なX線回折測定が可能なように、4KからのX線回折用クライオスタットの設計・開発を実施した。
このようにソフトナノスペース中での超臨界気体吸着研究の大筋は計画通りに進展している。一方、シングルウオールカーボンナノホーンのような一部のソフトナノスペース系については低温と室温における水素吸着、室温でのメタン吸着実験を進めた。これらの一部については研究論文としてまとめられた。更に、カーボン系のナノスペースについてはX線吸収法を用いて、スペース中へのイオン溶液の濃縮効果を検討し、脱水和現象を見出した。また、水がカーボンナノスペース中に入る現象についても、X線小角散乱と分子シミュレーションから、水分子クラスター成長原理を明らかにできた。この水クラスターは超臨界水素とメタンのナノスペース中への濃縮に役立つ可能性もあるために重要であることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] T.Ohba, H.Kanoh, K.Kaneko: "Cluster Structures of Supercritical CH4 Confined in Carbon Nanospaces with in Situ High-Pressure Small-Angle X-ray Scattering and Grand Canonical Monte Carlo Simulation"J.Phys.Chem.B. 108・1. 27-30 (2004)
• [文献書誌] T.Ohba, H.Kanoh, K.Kaneko: "Hydrophobicity gain of water through clusterization with the relevance to water adsorption on nanoporous carbon"J.Am.Chem.Soc.. 126・5. 1560-1562 (2003)
• [文献書誌] Y.Tao, H.Kanoh, K.Kaneko: "ZSM-5 having uniform mesopore channels"J.Am.Chem.Soc.. 125・20. 6044-6045 (2003)
• [文献書誌] T.Ohkubo, H.Kanoh, K.Kaneko: "Nanosolution as a new turn of nanoconfinement for fluids"Aust.J.Chem.. 56・10. 1013-1016 (2003)
• [文献書誌] D.Mowla, D.D.Do, K.Kaneko: "Adsorption of Water Vapor on Activated Carbon : A Brief Overview"Chem.Phys.Carbon. 28. 229-262 (2003)
• [文献書誌] E.Bekyarova, K.Murata, M.Yudasaka, D.Katsuya, S.Iijima, H.Tanaka, H.Kanoh.K.Kaneko: "Single-wall nanostructured carbon for methane storage"J.Phys.Chem.B. 107・20. 4681-4684 (2003)