| 研究課題/領域番号 |
19051006
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
榎 敏明 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (10113424)
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| 研究分担者 |
高井 和之 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (80334514)
宮崎 章 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (40251607)
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| キーワード | ナノグラフェン / 磁性 / 磁気機能 / ナノ炭素 / π電子 / ナノポア / 多孔性炭素 / 電荷移動力 |
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| 研究概要 |
ナノグラファイトの3次元無秩序ネットワークからなる多孔性炭素、活性炭素繊維を用い以下の実験を行った。(1)活性炭素繊維ナノポアへのHCl、HNO_3の吸着に伴うエッジ状態スピンの挙動の変化を調べた。酸化力のないHClの吸着では、吸着によって凝集したHCl分子の機械的な力でナノグラファイトが押しつぶされ、エッジ状態スピン間に強い反強磁性相互作用が働くことが明らかとなった。酸化力のある濃HNO_3の吸着では、最初、HNO_3分子はナノグラファイト最表面のナノグラフェンに吸着して電荷移動相互作用をし、次のステップでは、ナノグラフェン・シート間にHNO_3は入り込んで電荷移動を行う。その結果、HNO_3吸着に伴う2段階のエッジ状態スピン濃度の変化が観測された。薄HNO_3の吸着では最初ナノグラファイト最表面のナノグラフェンとの電荷移動が起こり、その後、共存する水分子によりHNO_3はブロックされてナノグラフェン層間には入り込むことができず、HCl同様にナノボアへの凝集分子(HNO_3,H_2O)による機械的な力が磁性の変化をもたらすことが明らかとなった。(2)端をスルホン化したナノグラフェンからなる活性炭素繊維を作製し、水吸着の吸着等温線と磁化率の測定を行った。スルホン化ナノグラファイト系では、無処理ナノグラファイトに比べて、水吸着は低蒸気圧から進行し、明確な水吸着の閾蒸気圧は確認できなかった。磁化率から求めた磁気モーメントは水吸着により減少することが明らかとなった。この減少は無処理ナノグラファイト系に比べ、はるかに大きく、スルホン化によって端の親水性が増加したものと思われる。
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