電極酸化により生成する硝酸ラジカルを用いた炭素電極表面の構造規制

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11118270
• Research Institution: Kinki University
• Principal Investigator: 柏村 成史 近畿大学, 理工学部, 助教授 (50152632)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石船 学 近畿大学, 理工学部, 助手 (40268462)
• Keywords: 炭素繊維 / 電極酸化 / 硝酸ラジカル / 親水性 / 修飾電極

Research Abstract

硝酸イオン(NO3-)の電極酸性化により生成する硝酸ラジカル(NO3・)を用いて、グラファイト電極や、炭酸繊維電極の表面酸化を行うことにより炭素電極表面上に高効率で酸素官能基および、窒素官能基を導入できることを見出した。この方法は、等方性炭素繊維、PAN系炭素繊維、および、グラファイト等に広範に適用可能であることが明らかになった。また。この方法は、炭素繊維電極の表面改質、特に、親水性炭素繊維の有効な作成法として極めて有効であり、酸化処理した炭素繊維を用いた複合プラスチック材料は未処理の炭素繊維を用いた場合と比べ約1,5倍の強度を示すことが明らかになった。さらに、炭素繊維上の官能基の反応性を利用して、炭素繊維電極の表面を化学的に修飾することも可能であることが明らかになった。これらの官能基により修飾した修飾炭素電極は、反応性に大きな違いがあり、たとえば、水酸基で修飾した電極を用いてベンゾフェノンの還元カップリングを行った結果生成物のd,1体の比率が未修飾の電極を用いた場合の約倍になり、電極表面の水酸基の効果が顕著に現われることを見出した。また、水酸基を立体的に嵩高いエステル基で修飾すると、カップリング生成物の比率が顕著に減少し、単純還元体であるアルコールの比率が増加することが明らかになった。さらに、光学活性なシトロネリックアシッドで修飾した電極ではd,1体の比率が顕著に変化することも分かった。

Research Products

• [Publications] 柏村 成史: "Electroreductive Intramolecular Cyclization of Olefinic Esters and Its Application to the Synthesis of Muscone"Acta.Chem,Scand.. 53. 949-951 (1999)
• [Publications] 柏村 成史: "Electroreductive Synthesis of Polysilanes,Polygermanes,and Related Polymers with Magnesium Electrodes"J.Org.Chem.. 64(18). 6615-6621 (1999)
• [Publications] 柏村 成史: "Surface Oxidation and Activation of Carbon Fiber Using Radical NO3・ Generated by Anodic Oxidation of NO3-"Electrochemistry,. 67(12). 1117-1119 (1999)