水中の分子・イオンと選択的に相互作用する機能性炭素材料の開発

2021 年度 実績報告書

• 研究領域: 水圏機能材料：環境に調和・応答するマテリアル構築学の創成
• 研究課題/領域番号: 20H05224
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 仁科 勇太 岡山大学, 異分野融合先端研究コア, 研究教授 (50585940)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: カーボン / 吸着 / 化学修飾 / 水 / 金属

研究実績の概要

水中の金属イオンを吸着する材料を開発した。酸化グラフェン表面にイミノ二酢酸部位を持たせた場合はCuイオンを選択的に吸着することができ、ターピリジン部位を持たせた場合はNi、Zn、Coを効率よく吸着した。また、グラフェン面にはPbイオンを吸着しやすことをXAFS分析にて解明した。また、酸化グラフェンの構造の違いにより、酸化グラフェン積層膜がアクチュエーションする場合としない場合があることを見出した。酸化を十分行い、欠陥が多い酸化グラフェンは、水蒸気を触れさせてもアクチュエーションしない。一方、欠陥が少ないと反ることがわかった。酸化グラフェン層間の水の挙動が異なることが分かり、この現象はイオンやプロトン伝導材料の設計指針となる可能性が示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ストラスブール大学(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: ストラスブール大学
• [雑誌論文] Oxidation-degree-dependent moisture-induced actuation of a graphene oxide film (2022)
  • 著者名/発表者名: W. Nakanishi, Y. Yamauchi, Y. Nishina, M. Yoshio, M. Takeuchi
  • 雑誌名: RSC Adv. 巻: 12 ページ: 3372-3379
  • DOI: 10.1039/D1RA07773B
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Graphene oxide-based multi-component antimicrobial hydrogels (2022)
  • 著者名/発表者名: M. Z. I. Nizami, B. Campeon, A. Stoh, Y. Nishina
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1246/bcsj.20220017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nanocellulose Paper Semiconductor with a 3D Network Structure and Its Nano Micro Macro Trans-Scale Design. (2022)
  • 著者名/発表者名: Koga, H.; Nagashima, K.; Suematsu, K.; Takahashi, T.; Zhu, L.; Fukushima, D.; Huang, Y.; Nakagawa, R.; Liu, J.; Uetani, K.; Nogi, M.; Yanagida, T.; Nishina, Y.
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1021/acsnano.1c10728
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Grafting chelating groups on 2D carbon for selective heavy metal adsorption (2021)
  • 著者名/発表者名: R. Shibahara, K. Kamiya, Y. Nishina
  • 雑誌名: Nanoscale Adv. 巻: 3 ページ: 5823-5829
  • DOI: 10.1039/d1na00435b
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High-Sorption Terpyridine Graphene Oxide Hybrid for the Efficient Removal of Heavy Metal Ions from Wastewater (2021)
  • 著者名/発表者名: Pakulski, D.; Gorczyski, A.; Marcinkowski, D.; Czepa, W.; Chudziak, T.; Witomska, S.; Nishina, Y.; Patroniak, V.; Ciesielski, A.; Samori, P.
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 13 ページ: 10490-10499
  • DOI: 10.1039/D1NR02255E
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Disposable Electrochemical Gucose Sensor Based on Water-Soluble Quinone-Based Mediators with Flavin Adenine Dinucleotide-Dependent Glucose Dehydrogenase (2021)
  • 著者名/発表者名: J. Morshed, R. Nakagawa, M. M. Hossain, Y. Nishina, S. Tsujimura
  • 雑誌名: Biosens. Bioelectronics 巻: 189 ページ: 113357
  • DOI: 10.1016/j.bios.2021.113357
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 機能性炭素素材をベンチャービジネスに！酸化グラフェンの産業化 (2021)
  • 著者名/発表者名: 仁科勇太
  • 学会等名: 第11回CSJ化学フェスタ
  • 招待講演
• [学会発表] グラフェン材料の開発と応用展開 (2021)
  • 著者名/発表者名: 仁科勇太
  • 学会等名: グラフェンコンソーシアム 第２7回研究講演会
  • 招待講演
• [備考] 岡山大学 機能分子工学研究室
  • URL: http://www.tt.vbl.okayama-u.ac.jp/