カーボンナノチューブ・全芳香族ポリイミドナノ複合体の革新機能開発

碳纳米管/全芳香聚酰亚胺纳米复合材料创新功能开发

基本信息

批准号：
19022030
负责人：
中嶋直敏
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

カーボンナノチューブ(CNT)は、一次元の導電性ポリマーであるとともに、極めて優れた化学的、機械的、熱的特性を有する。CNTとポリマーの複合化により、ポリマーに新しい機能を付加することが出来る。全芳香族ポリイミド(PI)およびポリベンズイミダゾール(PBI)は、スーパーエンジニアリングプラスチックとして、化学、電子・IT分野で広範囲に利用されている材料である。ここでは、両者のナノコンポジットによる新規材料開発を目指す。水をプロトン移動媒体とするNafionの代替物質の開発が検討されている中、PBIの利用が期待されている。PBIは分子骨格中に存在するイミダゾール環を媒体とし、プロトン移動を起こす。水をプロトン移動媒体としないため、100℃以上の運転が可能であり、高率のよい燃料電池開発が期待できる。ここでは、PBIによりMWNTを可溶化した状態でPt担持を行いなったところ、60.6wt%のPt粒子を担持しているという結果が得られた。本手法により従来法より、Pt担持量、担持率を増加させることが出来た。CV測定により、実際の燃料電池の触媒として作用するPtの有効表面積(ECSA)を算出したところ従来法より、高い白金触媒効率を示すこと見いだした。ジアミン化合物の構造を従来の芳香族から脂肪族へ変化させたPIを合成し、それらを用いて単層CNTの可溶化を検討したところ、これらは単層CNTの孤立溶解能が極めて低いことがわかった。このことは、単層CNTの可溶化に対して、ジアミン部位の芳香族が重要な役割を果たしていることを示している。

碳纳米管（CNT）是一维导电聚合物，具有极好的化学，机械和热性能。将CNT与聚合物组合允许将新功能添加到聚合物中。总芳族聚酰亚胺（PI）和聚苯二咪唑（PBI）是广泛用于化学，电子和IT领域的材料。在这里，我们旨在使用两者的纳米复合材料开发新材料。随着使用水作为质子转移介质的替代Nafion材料的发展，预计PBI。 PBI是基于分子主链中存在的咪唑环，导致质子转移的介质。由于水不被用作质子转移介质，因此可以在100°C或更高的情况下运行，并且可以预期高速燃料电池。在这里，当用PBI的MWNT溶解状态进行PT时，可以获得60.6 wt％的Pt颗粒。该方法已经能够增加PT的量和传统方法的携带比率。通过CV测量，计算了PT的有效表面积（ECSA），该表面积（ECSA）是实际燃料电池的催化剂，发现铂催化剂效率高于常规方法的铂催化剂效率。当PI与二氨基化合物的常规芳香至阿体结构合成时，使用这些结构，我们研究了单层CNT的溶解度时，发现它们的单层CNT具有极低的分离溶解性。这表明二氨酸位点的芳香族在单层CNT的溶解中起着重要作用。

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Design of Novel Carbon Nanotube/Polymer Nanocomposites and Their Functions

新型碳纳米管/聚合物纳米复合材料的设计及其功能

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Tanaka;K. Hirayama;T. Fujigaya,Y. Niidome;N. Nakashima;Hironori Kaji (Invited);中嶋直敏;W. Gao;中嶋直敏;倉本守;梶弘典(Invited);中嶋直敏
通讯作者：
中嶋直敏

Optical and Electrochemical Properties of Single-walled Carbon Nanotubes Individually Dissolved by Polyimides

聚酰亚胺单独溶解的单壁碳纳米管的光学和电化学性能