アンカー型機能性分散剤によるカーボンナノチューブの分散，配向制御

使用锚定型功能分散剂控制碳纳米管的分散和取向

• 批准号: 21K04682
• 负责人: 川本 益揮
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04682/
• 关键词: カーボンナノチューブ; 非共有結合機能化; 分散; 複合化; 配向; 機能性材料; エネルギー変換

本年度は，アンカー型分散剤の分子構造と単層カーボンナノチューブ (SWCNT) の直径選択性との相関関係と，分散剤の構造がナノチューブの分散安定性に及ぼす影響を明らかにした。分散剤の分子構造とナノチューブの選択性については，フォトルミネッセンス励起スペクトル測定より，分散によって選別した SWCNT のキラリティ (n,m) を同定した。その結果，(9,4)，(7,6) SWCNT が選別したナノチューブの 90 % を占め，これらのナノチューブの直径はおよそ 0.9 nm であった。また SWCNT の直径と roll-up angle との関係を調べたところ，アンカー型分散剤はナノチューブの直径を認識し分散に寄与することがわかった。分散剤の構造がナノチューブの分散安定性に及ぼす影響については，分子動力学シミュレーションを用いて考察した。分散剤と SWCNT 間の自由エネルギーの最小値は0.65 nm付近で，2.0 nm 以上の距離ではほぼ一定となった。つまり，分散剤は 0.65 nm付近で最も強く SWCNT と結合し，2.0 nm 以上では空間的に分離していることがわかった。また，2.0 nmでの自由エネルギー値と 0.65 nmでの自由エネルギー値との差を結合自由エネルギー(ΔG) とし，アンカー型分散剤と異なるキラリティの SWCNT との ΔG を比較した。良好な認識を示す (9,4) SWCNT (直径: 0.92 nm) のΔG 値は 171 kJ/mol であるのに対し，ほぼ認識しない (8,6) SWCNT (直径: 0.97 nm) のΔG値は 84 kJ/mol であった。以上の結果より，大きな ΔG の差をもたらしたのは，アンカー型分散剤が SWCNT の直径に対して鋭敏な認識を示すためと考えた。

Type this year は ア ン カ ー scattered tonic の molecular structure と 単 layer カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ (SWCNT) の diameter sentaku と の phase masato masato と, scattered tonic の tectonic が ナ ノ チ ュ ー ブ の dispersion stability に and ぼ す influence を Ming ら か に し た. Scattered tonic の molecular structure と ナ ノ チ ュ ー ブ の sentaku sex に つ い て は, フ ォ ト ル ミ ネ ッ セ ン ス wound up ス ペ ク ト ル determination よ り, scattered に よ っ て choose don't し た SWCNT の キ ラ リ テ ィ (n, m) with fixed を し た. そ の results, (9, 4), (7, 6) SWCNT が choose don't し た ナ ノ チ ュ ー ブ accounts for 90% の を め, こ れ ら の ナ ノ チ ュ ー ブ の diameter は お よ そ 0.9 nm で あ っ た. ま た SWCNT の diameter と roll Angle of the up - と の masato is を adjustable べ た と こ ろ, ア ン カ ー type disperse tonic は ナ ノ チ ュ ー ブ の diameter を know し scattered に send す る こ と が わ か っ た. Scattered tonic の tectonic が ナ ノ チ ュ ー ブ の dispersion stability に and ぼ す influence に つ い て は, molecular dynamics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を with い て investigation し た. Scattered tonic と の freedom between SWCNT エ ネ ル ギ ー の minimum numerical は 0.65 nm pay nearly で, more than 2.0 nm の distance で は ほ ぼ certain と な っ た. つ ま り, scattered は pay nearly 0.65 nm で most strong も く SWCNT と し, more than 2.0 nm で に は space separation し て い る こ と が わ か っ た. ま た, 2.0 nm で の free エ ネ ル ギ ー numerical と 0.65 nm で の free エ ネ ル ギ ー numerical と の poor を combined with free エ ネ ル ギ ー (Δ G) と し, ア ン カ ー type disperse tonic と different な る キ ラ リ テ ィ の SWCNT と の Δ G を compare し た. Good な know を す (9, 4) SWCNT (diameter: 0.92 nm) の Δ G numerical は 171 kJ/mol で あ る の に し, seaborne ほ ぼ know し な い (8, 6) SWCNT (diameter: 0.97 nm) の Δ G numerical は 84 kJ/mol で あ っ た. の above results よ り, big き な Δ G の poor を も た ら し た の は, ア ン カ ー type disperse tonic が SWCNT の diameter に し seaborne て acuity な know を す た め と exam え た.

项目成果

Photocleavage behavior of a polythiophene derivative containing a coumarin unit

• DOI: 10.1038/s41428-021-00574-z
• 发表时间: 2021-11-01
• 期刊: POLYMER JOURNAL
• 影响因子: 2.8
• 作者: Muralidhar, Jyorthana Rajappa;Kodama, Koichi;Kawamoto, Masuki
• 通讯作者: Kawamoto, Masuki

Solution-processable free-standing thermoelectric films using thermally cleavable polythiophene derivatives

使用可热裂解聚噻吩衍生物的可溶液加工的独立式热电薄膜

• 发表时间: 2021
• 作者: Masuki Kawamoto;Pan He;Satoshi Shimano;Krishnachary Salikolimi;Takashi Isoshima;Yohei Kakefuda;Takao Mori;Yasujiro Taguchi;and Yoshihiro Ito
• 通讯作者: and Yoshihiro Ito

Noncovalent functionalization of single-walled carbon nanotubes using aqueous-dispersed platinum nanoparticles for hydrogen production by water electrolysis

使用水分散铂纳米粒子对单壁碳纳米管进行非共价功能化，用于水电解制氢

• 发表时间: 2022
• 作者: Osama R.M. Metawea;Miyuki Nara;Takeharu Murakami;Hirotaka Okabe;Naoki Matsuda;Satoshi Wada;Katsushi Fujii;Yoshihiro Ito;and Masuki Kawamoto
• 通讯作者: and Masuki Kawamoto

Highly Efficient Electrocatalytic Hydrogen Production over Carbon Nanotubes Loaded with Platinum Nanoparticles Using Solution Processing

• DOI: 10.1002/admi.202300094
• 发表时间: 2023-04
• 期刊: Advanced Materials Interfaces
• 影响因子: 5.4
• 作者: Osama R. M. Metawea;Miyuki Nara;Takeharu Murakami;Satoshi Wada;K. Fujii;Yoshihiro Ito;Masuki Kawamoto

Platinum nanoparticle/carbon nanotube composite film using a thiol-functionalized polymer for hydrogen production by water electrolysis

使用硫醇功能化聚合物的铂纳米粒子/碳纳米管复合膜用于水电解制氢

• 发表时间: 2022
• 作者: Osama R.M. Metawea;Miyuki Nara;Takeharu Murakami;Satoshi Wada;Katsushi Fujii;Yoshihiro Ito;and Masuki Kawamoto
• 通讯作者: and Masuki Kawamoto