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

点击翻译按钮获取中文摘要

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。