2007 Fiscal Year Annual Research Report
金属を意図的に分散させた単層カーボンナノチューブによる水素吸蔵
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18560676
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
西宮 伸幸 Nihon University, 理工学部, 教授 (90283499)
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| Keywords | 単層カーボンナノチューブ / 金属修飾 / 熱量計 / 水素貯蔵材料 / 比表面積 / 安定性の逆転則 |
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| Research Abstract |
無電解メッキ法および有機金属分解法により単層カーボンナノチューブの表面に遷移金属を分散させ、重水素を収着させてからこれを真空中で加熱して脱離させる手法で評価したところ、パラジウム、鉄、ニッケルなどの単体もしくは複合体を分散させた時に水素容量が増大することが分かった。熱量計で測定した燃焼熱は、鉄、ニッケルなどの鉄族元素で修飾した時に炭素の燃焼熱を大きく超えており、吸熱的な結合生成が炭素と金属元素の間に起こったことが示唆される。水素吸蔵合金の分野で経験的に知られている「安定性の逆転則」を適用すると、エンタルピー的に不安定になった鉄族元素修飾体が安定な水素化物を作る、と予想され、実験結果と合う。現状の比表面積が200m^2/g程度であるため、水素容量は1wt.%程度にとどまるが、比表面積を2,000m^2/g程度に高めれば実用領域に近づくと考えている。
アーク放電法で合成した単層カーボンナノチューブを事後に金属修飾する上述の方法のほか、化学蒸着法で単層カーボンナノチューブを合成する際にその場で金属修飾する方法を試みた結果、Mg-NiまたはMg-Feで修飾した系が顕著に水素吸蔵することを見出した。真空加熱による水素脱離法の評価では前述の方法による試料よりも水素容量が高いため、今後大量合成を行い、等温線測定によって性能を見極める。
炭素シートの類縁体であるB-C-N化合物においても金属修飾によって水素収着性が付与されることも波及的に見出した。
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