2002 Fiscal Year Annual Research Report
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02J02121
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Research Institution | Kyoto University |
Principal Investigator |
石丸 謙吾 京都大学, 大学院・農学研究科, 特別研究員(DC1)
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Keywords | 木炭 / スギ / 微細構造 / 表面化学構造 / 透過型電子顕微鏡 / X線光電子分光法 / 炭素六角網面 / 含酸素官能基 |
Research Abstract |
炭素材料の物性・機能は、微細構造および表面化学構造に起因する。しかしながら、木炭の微細構造の形成と密接に関係する炭素化過程初期過程における炭素六角網面の発達および含酸素官能基の遊離挙動は明確に示されてない。近年、HTT1000℃以下の炭素化初期段階で利用される木質系炭素化物や二次電池の負極に用いる低炭素化炭素材料の需要が増加するに従って、低炭素化炭素構造の評価を行うことが必要とされている。そこで、平成14年度は1)木質系炭素化物の表面化学構造をX線光電子分光法(XPS)により解析する際の手法を確立すること、2)原料樹種、炭素化条件の異なる木質系炭素化物を解析し、キャラクタリゼーションを行うこと、3)炭素化初期過程における微細構造の変化を可視化すること、の3つを目的として研究を遂行した。 XPS解析、特にピーク分離の手法においては、木質系炭素化物において適切であると考えられる手法を確立し、木質系炭素化物の炭素六角網面の発達および含酸素官能基の遊離挙動は、原料樹種によって異なることを見出した。構造のキャラクタリゼーションにおいては、パラメーターとしてFWHM(C1s)とO1s/C1s ratioの二つを用いることで炭素六角網面と含酸素官能基の両方の状態を踏まえた表面化学構造のキャラクタリゼーションが可能であることを示した。 XPS解析の結果から最も微細構造が劇的に変化していることが明らかになったHTT600〜800℃で調製したスギ炭素化物についてTEM観察を行った。その結果、微細構造の構造変化は、HTT600〜700℃の間で顕著に観察され、スギ炭素化物の微細構造は、アモルファス構造、リボン積層構造からなるポーラスシェル構造、高配向性積層構造の三つの微細組織からなる不均一構造であること明らかになった。また、HTT600、700℃の試料において、チューブ状ナノ炭素構造、およびオニオン状炭素粒体のようなナノ炭素構造がそれぞれ見出された。 平成14年度の研究成果に関しては、「Surface analysis and characterization of carbonized wood by XPS」、および「Microstructural changes of carbonized Japanese cedar investigated by TEM」の二報にまとめ、現在、Carbonに投稿準備中である。
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Research Products
(5 results)
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[Publications] K.Ishimaru, T.Hata, Y.Imamura: "Surface characterization of wood charcoal under different carbonization conditions"Wood Research. 89. 31-32 (2002)
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[Publications] 石丸謙吾, 畑俊充, 今村祐嗣, T.Vystavel, P.Bronsveld, J.Hosson: "炭化過程における木炭の微細構造の変化-樹種、及び炭化条件の影響-"第52回日本木材学会大会研究発表要旨集. 650 (2002)
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[Publications] 石丸謙吾, 畑俊充, 小林恵美子, 今村祐嗣, T.Vystavel, P.Bronsveld, J.Hosson: "炭素化におけるスギ木炭の微細構造の解析"第29回炭素材料学会年会要旨集. 76-77 (2002)
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[Publications] 石丸謙吾, 畑俊充, 小林恵美子, 今村祐嗣, T.Vystavel, P.Bronsveld, J.Hosson: "XPSによる木質系炭素化物の解析とキャラクタリゼーション"第53回日本木材学会大会研究発表要旨集. (2003)
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[Publications] 黒崎文雄, 石丸謙吾, 畑俊充, 今村祐嗣, 小林恵美子, P.Bronsveld: "急速熱分解法により調整した木質系炭素化物のXPS解析及びTEM観察"第53回日本木材学会大会研究発表要旨集. (2003)