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金属ナノ粒子を鋳型にした湾曲グラフェンの作製と構造評価

以金属纳米颗粒为模板的弯曲石墨烯的制备和结构评估

基本信息

批准号：
16K17495
负责人：
高嶋明人
金额：
$ 3万
依托单位：
Aoyama Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-01 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、グラフェンに点欠陥や8員環などの大きな多員環を導入することで、グラフェンが燃料電池用触媒としての機能性を発現する可能性が指摘されているが、グラフェン構造に意図的かつ制御された状態で大きな多員環を導入する手法は報告されていない。金属ナノ粒子を鋳型とした制御された周期局面をもつ触媒上にグラフェンを成長させることで、グラフェン上の凹局面に意図的に多員環を生み出すことが期待される。本研究では、基板上に成膜した金属ナノ粒子膜に対して化学気相蒸着法（CVD法）を用いてグラフェンを成長させ、その構造をラマン分光法を用いて評価した。Si基板上に金属ナノ粒子（Fe, Cu, Au）をスピンコート法を用いて塗布し、SEM観察から基板上の金属ナノ粒子の配列を観察することで、金属ナノ粒子が六方最密状に配列する条件（溶媒・金属ナノ粒子密度、スピン速度）を決定した。これを真空チャンバーに挿入し、真空中で400℃～600℃の範囲で加熱し、そこにArガスで希釈したアセチレンガスを導入してCVDを行った。その後、CVD後のSi基盤を待機中に取り出し、ラマン分光法を用いてCVDによる生成物の評価を行った。この結果、Fe,Cuでは400℃程度から、Auでは600℃程度からカーボンブラック様のスペクトルが観測された。しかしながら、Feナノ粒子では400℃程度の低温域でCVDを行うことで、Dバンド付近(1350-1370 cm-1)のブロードなピークの低端数側(1310 cm-1)に鋭いピークが生じることが確認された。このピークの起源については明らかではないが、カーボンブラックとともに別の生成物が生じていることが示唆される。また、Feナノ粒子では650℃でCVDを行うことで、ダイヤモンドライクカーボン状のスペクトルが観測された（2017春・秋応用物理学会）。

In recent years, the possibility of the introduction of large multi-member rings such as 8-member rings has been criticized, and the possibility of the introduction of large multi-member rings in fuel cell catalysts has been criticized. There have been reports on the introduction of large multi-member rings in the controlled state intended by the structure of the catalyst. The metal particles are shaped and controlled periodically, and the catalyst is formed on the surface of the catalyst. In this study, we evaluated the chemical vapor deposition (CVD) method for the formation of films on substrates and the spectroscopic method for the formation of films on substrates. Metal particles (Fe, Cu, Au) on Si substrates are coated by a solvent method, and SEM observation is used to observe the arrangement of metal particles on the substrate. The conditions for the hexagonal most dense arrangement of metal particles (solvent, metal particle density, particle speed) are determined. In vacuum, the temperature of 400℃~600℃ is heated, and the temperature of Ar is heated. After CVD, Si substrate is ready for extraction and evaluation by spectroscopy. As a result, Fe,Cu are measured at 400℃ and Au at 600℃. It is confirmed that CVD occurs in the low temperature range of about 400℃ for Fe particles, and that CVD occurs in the low temperature range of about 1350-1370 cm-1 for Fe particles. The origin of this disease is not clear, but it is clear that it is not clear. For example, if the particle size of Fe is less than 650℃, CVD will occur.(2017 Spring/Autumn Applied Physics Society)