| 研究課題/領域番号 |
15J10147
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
小田 一磨 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-24 – 2017-03-31
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| キーワード | グラフェン / 量子ドット / 脱炭酸 / 発光 |
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| 研究実績の概要 |
グラフェン量子ドット(GQD)はナノオーダーサイズのグラフェンであり、発光特性を示すなどバルク状グラフェンとは異なる性質をもつため、近年注目されている。GQDは一般的に酸化グラフェンを原料とし、水熱還元や強酸処理などを施すことで合成される。酸化グラフェンやGQDはその表面や末端部分にエポキシ基やカルボキシ基などの多数の酸素官能基を有するため、一般的な有機溶媒には溶解せずその応用法は限られる。一方、有機合成分野においては遷移金属触媒反応による官能基化反応の開発がめざましく、アリールカルボン酸に対して遷移金属触媒を作用させることでカップリングする反応が報告されている。そこで酸化グラフェンの末端部分に存在するカルボキシ基に着目し、遷移金属触媒によるアリール化を試みた。改良ハマーズ法によって作成した酸化グラフェンに対して、NMP/キノリン混合溶媒中、アリールブロマイドとの反応させたのち、分液処理、GPC精製によってサンプルを得た。得られたサンプルはアセトンやクロロホルムなどの有機溶媒に高い溶解性を示した。またサンプル中には非発光性の成分と発光性の成分が存在することを見いだした。また反応させるアリール基の種類を変えることで、サンプルの発光波長・発光量子収率は大きく変化することを見いだした。得られたサンプルの構造解析はXPS測定、FT-IR測定、ラマン分光測定、原子間力顕微鏡観察、透過型電子顕微鏡観察を用いて行った。XPS測定、FT-IR測定ではアリール基の存在、および溶媒として用いたNMPがサンプル中に存在することを明らかにした。AFM測定により大きさ約30 nm、厚み約3 nmであることを明らかにした。TEM測定では明確な格子状模様を確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
現在までに、酸化グラフェンに対する脱炭酸カップリングによって有機溶媒に可溶なグラフェン量子ドットを得ることに成功している。また反応させるアリールハライドの種類によって発光特性が変化することを見いだしている。さらに得られたサンプル中に発光成分と非発光成分が存在することをみいだしている。現在のところ発光特性変化の原因については明らかになっておらず、今後その解明を試みる。
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| 今後の研究の推進方策 |
1.酸化グラフェンの反応後、GPC精製によって発光性サンプルと非発光性サンプルの違いを解明するため、DLS,AFMを用いてサンプルのサイズ・厚みの違いを測定する。
2.TG/DTA測定によって、減少質量を測定し、アリール基の導入量の解明を試みる。
3. グラフェン以外の他の炭素材料についても、同様のカップリング反応を試み、反応を適応範囲を広げるとともに、新たな機能性炭素材料開発へとつなげる。
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