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３次元積層グラフェンの層間カップリング抑制による新規ナノ炭素構造体創成

通过抑制三维堆叠石墨烯的层间耦合创建新型纳米碳结构

基本信息

批准号：
21H01763
负责人：
小林慶裕
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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

项目摘要

３次元に積層した単層グラフェンにおいて、本来の物性を著しく変質させる層間相互作用を積層グラフェンの層間へのスペーサ挿入による層間隔拡大や、ランダム積層構造の形成によって抑制することが目的である。その目的に向けて、以下の研究項目について進捗させた。・構造制御酸化グラフェン（GO）のスケーラブル合成：3次元積層グラフェン形成に適したGO作製をめざし、酸化条件や原料となる黒鉛材料について電気化学酸化プロセスを重点的に検討した。安価な膨張黒鉛を用いた場合でも電解液、電圧、浸漬条件を最適化することにより低欠陥GOの形成に成功した。・滴下法によるスペーサ導入グラフェン形成：層間にスペーサ材料を確実に挿入するため、GOとスペーサ材料（カーボンナノチューブ（CNT)及びナノダイヤモンド（ND)）を交互に滴下して堆積した試料を作製した。その構造をラマン分光法で解析した結果、NDをスペーサ材料とした場合に１０層以上の多層膜でも単層性が維持できることを明らかにした。・テンプレート上CVD成長によるランダム積層グラフェン形成：成長グラフェンのドメインサイズ拡大と平坦性向上にむけて、テンプレート形成からその上でのランダム積層成長までを大気にさらさず一貫しておこなうプロセスを検討した。表面の清浄性が向上した結果、ランダムな核形成が抑制されることを見いだした。今後、駆動力を最適化し、層状成長による大面積化を目指す。・スペーサ導入グラフェンの物性解析：セルロースナノファイバやNDを添加したGOの熱処理により３次元グラフェンを形成し、その構造をX線回折で解析した。スペーサ導入により分散液中で凝集したGOの再凝集が抑制され、ランダム積層がバルクスケールで維持できることを見出した。さらに層状に形成した多層膜について可視～中赤外領域での吸収分光計測をおこない、層間カップリング抑制効果を明らかにした。

3-D layer structure, layer separation, layer interaction, layer separation, layer The following research projects are aimed at improving the quality of research.·Structural control of acidification (GO) process synthesis: three-dimensional lay-up of GO process, acidification conditions, raw materials, lead materials, electrochemical acidification, key research The electrolyte, voltage and immersion conditions were optimized for the formation of low temperature lead. Dropping method: Interlayer selection of materials to ensure the implementation of the drop, GO and selection of materials (CNT and ND) to alternately drop the sample to control The structure of the film is analyzed by spectroscopy. In the case of more than 10 layers, the film is maintained. CVD growth on the top of the layer formation: growth on the top of the layer. The surface of the film is clear, and the core formation is suppressed. In the future, the power optimization, layered growth, large-scale The analysis of physical properties of the lead-in materials: the analysis of X-ray reflection of the structure of the lead-in materials and the analysis of X-ray reflection of the structure of the lead-in materials. The aggregation of GO in the dispersion is inhibited and the aggregation of GO in the dispersion is maintained. In addition, the multilayer film is formed in the visible region, and the absorption spectrometer is formed in the interlayer region.

项目成果

期刊论文数量（46）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

多層グラフェンの広帯域吸収スペクトルにおける層間相互作用・フェルミレベル制御効果

多层石墨烯宽带吸收光谱中的层间相互作用和费米能级控制效应

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
池田匠吾;菊堂裕己，水野琢央，V. C. Agulto，中島誠，井ノ上泰輝，小林慶裕
通讯作者：
菊堂裕己，水野琢央，V. C. Agulto，中島誠，井ノ上泰輝，小林慶裕

Chemical vapor deposition growth of carbon layers on boron nitride nanotubes

氮化硼纳米管上碳层的化学气相沉积生长

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Taiki Inoue,Masakiyo Kato,Yungkai Chou,Yoshihiro Kobayashi
通讯作者：
Taiki Inoue,Masakiyo Kato,Yungkai Chou,Yoshihiro Kobayashi

Thermal defect healing of single-walled carbon nanotubes assisted by supplying carbon-containing reactants

提供含碳反应物辅助单壁碳纳米管的热缺陷修复

DOI：
10.35848/1882-0786/acaaec
发表时间：
2022
期刊：
Applied Physics Express
影响因子：
2.3
作者：
Wang Mengyue;Maekawa Manaka;Shen Man;Liu Yuanjia;Arifuku Michiharu;Kiyoyanagi Noriko;Inoue Taiki;Kobayashi Yoshihiro
通讯作者：
Kobayashi Yoshihiro

Influence of carbon source pyrolysis on high-temperature CNT growth from solid carbon growth seed

碳源热解对固体碳生长种子高温CNT生长的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Mengyue Wang;Michiharu Arifuku;Noriko Kiyoyanagi;Masamitsu Satake;Taiki Inoue;Yoshihiro Kobayashi
通讯作者：
Yoshihiro Kobayashi

多層グラフェンの広帯域吸収スペクトルにおける乱層積層効果

多层石墨烯宽带吸收光谱中的湍流堆积效应