Completely recycling technology of lignin that directly converts to single-layer graphene

木质素完全回收直接转化为单层石墨烯技术

• 批准号: 21H03644
• 负责人: 森 勝伸
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Kochi 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 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03644/
• 关键词: 循環再生材料設計

当研究グループでは、地球上で芳香族を最も多く含むリグニンに、重金属イオンを担持し熱処理することによって、優れた導電性を有するグラフェンを得ることに成功した。本研究では 1)リグニンへの金属担持量と熱処理条件を制御することで、高導電性を有する単層グラフェンを安定に供給できる生成経路を創出する。さらに、生成したグラフェンの実装化に向け、2)樹脂とのブレンド技術を確立し高導電性の絶縁性ポリマーを提示すると共に、3)熱処理時の副生成物(H2、CO2等)も合成ガスに変換することで、リグニンの完全な再資源化を図る。本研究課題を克服することで、リグニンを100%使い切る再資源化技術を提案することができ、将来、持続的な低炭素社会に資する木質バイオマスのブレークスルーテクノロジーに貢献する。本研究の2年目では、昨年度計画されていたリグニンの種類を変えて、本法によるグラフェン生成の可能性を調べた。その結果、可溶性のアルカリリグニン、難溶性のクラフトリグニン、天然から抽出された硫黄含有リグニン、並びに工業的に排出された黒液等は、金属イオンを担持しアルカリで高分散させると、炭素源（リグニン中の炭素）の30％～50％が多層のグラフェンに変換されることがわかった。この成果を基にグラフェンの製造方法として特許出願を行った（特願2023-039760）。また、コアシェル炭素担体を触媒担体として利用することで金属触媒の触媒活性の最大化が可能であることが昨年度確認された。この結果に基づて，触媒反応条件を大気圧から高圧に変更し，CO2をメタノールやエタノールというより有用な有機分子へ変換する触媒の開発を実施した。

When researching グループでは, the most aromatic を on earth, むリグニンに, and heavy metal イオンをThe heat treatment is good, the conductivity is excellent, and the conductivity is good. This study is 1) The amount of metal supported and the heat treatment conditions of リグニンへの are controlled and the conductivity is high The nature is the same as the single layer, the stability is stable, the supply is stable, the path is created, and the path is created.さらに、Generation したグラフェンの実装化に向け、2) Resin とのブレンド Technology をEstablishment しHigh conductivity の縁性ポリマーをTip するToko, 3) The by-products (H2, CO2, etc.) during heat treatment are synthesized and reused, and することで is completely recycled. This research topic is a proposal for 100% recycling technology of overcoming waste and リグニンをIn the future, we will continue to contribute to a low-carbon society with wood-based materials. This study is based on the 2-year plan, the previous year's plan, the type of plan, and the possibility of the production of this law.その Results, soluble のアルカリリグニン, insoluble のクラフトリグニン, natural The から extracted された sulfur containing リグニン, and the びに Industrial に discharged されたblack liquor, etc. Metal イオンを supports しアルカリで high dispersion させると, carbon source (リグニン中のcharcoal Plain) 30% ~ 50% of the multi-layered のグラフェンに変change されることがわかった. The manufacturing method of the このachievement をbased にグラフェンのとして is granted by the wish を行った (special wish 2023-039760). It is possible to maximize the catalytic activity of することで metal catalyst and コアシェルcarbon catalytic support として was confirmed last year.このRESULTS にbaseづて,catalyst reaction conditions を大気忧から高尧に変changeし,CO2をメタノールやエタノールというより Useful organic molecules へ変change するcatalystの开発を実时した.

项目成果

Preparation of Various Nanomaterials via Controlled Gelation of a Hydrophilic Polymer Bearing Metal-Coordination Units with Metal Ions.

• DOI: 10.3390/gels8070435
• 发表时间: 2022-07-11
• 期刊: GELS
• 影响因子: 4.6
• 作者: Nagai, Daisuke;Isobe, Naoki;Inoue, Tatsushi;Okamoto, Shusuke;Maki, Yasuyuki;Yamanobe, Takeshi
• 通讯作者: Yamanobe, Takeshi

Modulation of the electronic state of carbon thin films by inorganic substrates

• DOI: 10.1016/j.carbon.2022.04.079
• 发表时间: 2022-08
• 期刊: Carbon
• 影响因子: 10.9
• 作者: T. Ishii;Daichi Okuhara;Rieko Kobayashi;J. Ozaki

Direct evidence for highly developed graphene in PAN-based carbon fibers

• DOI: 10.1016/j.cartre.2021.100136
• 发表时间: 2021-11
• 期刊: Carbon Trends
• 作者: K. Ono;T. Tomai;T. Ishii;K. Kurushima;S. Inamoto;B. Rutz;Fumihiko Tanaka

Synthesis of Polynorbornadiene within the Pores of Activated Carbons: Effects on EDLC and Hydrogen Adsorption Performances

• DOI: 10.1021/acs.langmuir.2c01844
• 发表时间: 2022-09-21
• 期刊: LANGMUIR
• 影响因子: 3.9
• 作者: Itoi, Hiroyuki;Suzuki, Ryutaro;Ohzawa, Yoshimi
• 通讯作者: Ohzawa, Yoshimi

Benzene hydrogenation activities of Ni catalyst supported on N- and B-doped carbons

N和B掺杂碳负载Ni催化剂的苯加氢活性

• DOI: 10.1016/j.diamond.2021.108550
• 发表时间: 2021
• 期刊: Diamond and Related Materials
• 影响因子: 4.1
• 作者: Ishii Takafumi;Kitamura Yuki;Hasegawa Seiya;Sasaki Chiaki;Ozaki Jun-ichi
• 通讯作者: Ozaki Jun-ichi