組織レベルでの表面アロイ化による炭素材料の新機能の創出

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多様な特性を有するsp2炭素材料の表面を組織・分子レベルでアロイ化・複合化することによって、触媒、電磁気、分散・接合など新たな材料特性の発現が期待できる。本研究は、反応性官能基の存在しない六角網面の修飾を含め、sp2炭素の表面に官能基を導入する方法の開発を目的とした。芳香環エッジの表面修飾反応として、メソフェーズ小球体(球晶)を試料とし、硝酸酸化によって表面に酸性官能基(-COOH、-OH)を導入した。その後、ヘキサン中、室温でアルキルトリクロロシランと反応させ、シリル化を導入した。TC測定の結果、10^<18>個/m^2程度のシリル基が導入されたものと見積れた。酸化球晶は親水性であったが、シリル基の導入により疎水性に転じ、導入した官能基の種類によって表面特性が大きく変化することが判った。反応性官能基の存在しない六角網面への表面修飾反応として、カーボンブラック(CB)を試料として用い、塩化アルミニウム、および、アルミニウム存在下、シクロヘキサン還流温度でフェロセンと反応させた。反応生成物のEDX分析によってFeが検出され、希塩酸で洗浄後にもFeが残存した。反応生成物は、また、CBよりもH/C原子数比が増加した。以上の結果より、フェロセンのシクロペンタジエニル基の一つが炭素六角網面と配位子交換した錯体が生成し、官能基導入がおこなえたものと推察される。