| 研究課題/領域番号 |
25289228
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
西山 憲和 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (10283730)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | カーボン / ナノ細孔 / キャパシタ / カーボンアロイ触媒 |
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| 研究概要 |
ナノ細孔を有する炭素材料は、触媒担体、吸着剤、ナノデバイスなど、その用途開発の進展が著しく、多機能、高性能がますます追求されるようになっている。高性能化のための製造技術で特に重要なのが細孔径と細孔構造の制御であり、用途ごとに最適な孔径もった細孔を製造する技術、細孔構造を制御する技術の開発が求められている。
我々は、両親媒性トリブロックコポリマー分子とフェノール樹脂系ポリマーの自己集合を利用したメソポーラスカーボンの新規合成法（有機鋳型法）を考案している。本研究では、有機鋳型法をさらに発展させ、構造・組成および形態の制御法を確立し、メソポーラスカーボンの高機能化を行う。さらに、その新規な機能を利用した材料（触媒、電極材料、吸着剤、分離膜）の開発を行う。
本年度は、有機鋳型法を用いて窒素含有メソポーラスカーボンの合成を行った。窒素を含有する前駆体としてm-アミノフェノール/ホルムアルデヒド樹脂を用いた。これまでは、m-アミノフェノールをカーボン源として用いて規則性構造を形成する場合、フェノール樹脂に混合する必要があった。これは、m-アミノフェノールとホルムアルデヒドの反応速度が速く、規則性構造が形成される前に重合反応が進行してしまうためである。一方、本研究ではまずm-アミノフェノールと鋳型剤を塗布した後、後からホルムアルデヒド蒸気を供給した。後から供給することで、規則性構造の形成と重合反応を分けて行える。この手法を用いることで、規則性構造の形成に成功した。
白金塗布基板上に合成したカーボン薄膜は、Cyclic Voltammogramは、電気二重層キャパシタにおいて理想的な長方形の形状を示した。また、表面の窒素の化学反応に由来する擬似容量の発現が確認できた。250回試験後もこの反応は観察され、カーボン中の窒素は安定であることが確認できた。
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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
蒸気浸透法を用いた薄膜合成、および窒素導入カーボンの合成について、予定していたメソ構造体を得ることができた。ポリマー重合速度を変えることに成功し、従来法で不可能であったメソ構造体の合成に成功した。
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| 今後の研究の推進方策 |
カーボンに異種元素を導入する場合、(1)あらかじめ原料に混合する方法と(2)ポストシンセシス法が考えられる。カーボンの骨格内に異種元素をドープするためには、(1)の手法が適していると思われるが、メソ構造を維持することが難しい。そこで、異種元素の原材料を選定することから始める。さらに、第3成分の添加を考えており、これにより異種元素のカーボン骨格への取り込まれやすさについて検討していく。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
異種元素導入カーボンの酸素還元触媒反応活性を測定するための、電極を今年度に購入する予定であるため。
回転ディスク電極を購入予定
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