フラーレン単結晶ナノ細線及びその誘導体の形成と物性評価

富勒烯单晶纳米线及其衍生物的形成及物性评价

• 批准号: 15651063
• 负责人: 宮澤 薫一
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15651063/
• 关键词: フラーレンナノウィスカー; フラーレンナノチューブ; フラーレン; C_<60>; C_<70>; C_<60>誘導体; フラーレンカプセル; フラーレンシェルチューブ; ナノウィスカー; フラーレン誘導体; C_60; C_70; 触媒; ナノファイバー; 単結晶

我々は,2001年にC_<60>分子から構成されるナノウィスカー(NW)を発見し,2002年にフラーレンナノウィスカー(FNW)の合成方法である液-液界面析出法(液-液法)を確立した。そこで,本研究は,液-液法を用いて,単結晶のフラーレンナノウィスカー(FNW)の合成とフラーレン誘導体を用いたNWを合成し,その構造と物性を評価することを目的としている。まず,C_<60>[C(COOC_2H_5)_2]分子からなるNW, C_<60>-C_<60>[C(COOC_2H_5)_2]2成分NW, C_<60>-C_<60>C_3H_7N2成分NWの合成に成功した。これらのFNWの特徴は,成長軸に平行にフラーレンのケージが最密充填するように配列することであり,FNWの形成には,フラーレンケージが直接的に接触することが必要であることが分かった。単結晶C_<60>NWは,TEM内その場測定によって,約170GPaのヤング率を持っていることが分かった(筑波大学木塚研究室との共同研究)。C_<60>NWの大気中における分解温度は約450℃,真空中における分解温度は約600℃である。C_<60>NWを真空熱処理すると,非晶質のナノカーボンチューブに変わることを見出した。これをフラーレンシェルチューブ(FST)と名付けた。(η^2-C_<60>)Pt(PPh_3)_2を添加したC_<60>粉末を用いることにより,中空で多孔質なC_<60>ナノチューブ(C_<60>NT)とカプセル状のC_<60>針状結晶であるフラーレンカプセルができることを発見した。また,(η^2-C_<60>)Pt(PPh_3)_2を少量添加したC_<60>粉末を用いて作製したFNWを高温真空熱処理することによってもFSTが生じ,その比表面積は約400m^2g^<-1>,抵抗率は約0.04Ωcmとなった。さらに,フラーレンのピリジン飽和溶液とイソプロピルアルコール(IPA)の液-液界面析出法によって,緻密な壁構造を持つC_<60>NT, C_<70>NT, C_<60>-C_<70>2成分NTの合成に成功した。これらのナノチューブは,単結晶の壁構造を持っている。C_<70>NTを石英ガラスチューブに真空封入して1100℃で高温熱処理することにより,非晶質のナノカーボンチューブに変化することが分かった。この結果は,熱処理の条件を選択することにより,C_<70>が昇華することによって,C_<70>NTが分解し消失してしまうことが無いことを実証している。以上のように,本研究は,フラーレン誘導体を用いた単結晶ナノ細線の合成に成功し,フラーレン単結晶ナノ細線の電気的,熱的性質を明らかにするとともに,フラーレン分子から成るナノチューブの合成を可能とする画期的な結果を達成した。

In 2001, the composition of C_<60>molecule was developed, and in 2002, the liquid-liquid interface precipitation method (liquid-liquid method) was established. In this study, the liquid-liquid method was used to synthesize the crystal structure and properties of FNW. C_<60>[C(COOC_2H_5)_2] molecule NW, C_<60>-C_ [<60>C(COOC_2H_5)_2] component NW, C_<60>-C<60>_3H_7N2 component NW were synthesized successfully. The characteristics of FNW are that the growth axis is parallel to each other, and the most dense filling is arranged in the direction of the growth axis. Crystal C_<60>NW,TEM field measurement, about 170GPa, and the rate of crystallization (joint research by Kituka Laboratory, University of Tsukuba) The <60>decomposition temperature of C_ NW is about 450℃ in the atmosphere and about 600℃ in the vacuum. C_<60>NW vacuum heat treatment, amorphous and transparent The name of the game is FST. (η^2-C_<60>)Pt(PPh_3)_2 is added to C_powder<60>, <60><60>which is porous and needle-like<60>. (η^2-C_<60>)Pt(PPh_3)_2 was added in small amount<60>. FNW was prepared by high temperature vacuum heat treatment. The specific surface area of FST was about 400 m^2 g ^<-1>, and the resistivity was about 0.04Ωcm. In addition, the liquid-liquid interface precipitation method of IPA was used to synthesize C_<60>NT, C_<70>NT and C_<60>-C_<70>2 component NT successfully. The structure of the crystal wall is maintained in the middle. C_<70>NT quartz glass is vacuum sealed at 1100℃, amorphous glass is vacuum sealed at 1100℃, amorphous glass is vacuum sealed at 1100 ℃. As a result, the conditions of heat treatment were <70>selected, and C_<70>NT was decomposed and disappeared. In this study, the synthesis of fine wires using pure crystals was successfully carried out, and the electrical and thermal properties of pure crystals were investigated.

项目成果

Transmission electron microscopy investigation of tubular and capsular needlelikecrystals of C_<60> produced by the liquid-liquid interfacial precipitation method

液-液界面沉淀法制备的C_<60>管状和囊状针状晶体的透射电子显微镜研究

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Materials Research 19(11)
• 作者: K.Miyazawa;T.Suga
• 通讯作者: T.Suga

C_<60> nanowhisker synthesis using a microchannel reactor

使用微通道反应器合成C_<60>纳米晶须

• 发表时间: 2005
• 期刊: Carbon 43
• 作者: Sung-Ho Lee;K.Miyazawa;R.Maeda
• 通讯作者: R.Maeda

フラーレン誘導体ナノウィスカー

富勒烯衍生物纳米晶须

• 发表时间: 2005
• 期刊: シーエムシー出版 8
• 作者: 増野匡彦;宮澤薫一
• 通讯作者: 宮澤薫一

宮澤 薫一: "ナノファイバーテクノロジーを用いた高度産業発掘戦略"(株)シーエムシー出版. 10 (2004)

宫泽邦一：《利用纳米纤维技术的先进工业发现战略》 CMC Publishing Co., Ltd. 10 (2004)

Characterization of high-pressure sintered C_60 nanowhiskers and C_60 powder

高压烧结C_60纳米晶须和C_60粉末的表征

• DOI: 10.1557/jmr.2005.0095
• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Materials Research
• 影响因子: 2.7
• 作者: J. Minato;K. Miyazawa;T. Suga;H. Kanda;M. Akaishi;K. Yamaura;E. Muromachi;H. Kakisawa
• 通讯作者: H. Kakisawa