高度規則性を有する3次元カーボンナノネットワーク構造の構築

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本研究では従来のカーボン材料とは全く異なる高度規則性を有する3次元ナノネットワーク構造をもつカーボンを創製し、その規則構造に基づく新規な電子・(例、超電導)・磁気(例、強磁性)機能の発現とガス吸蔵、分子篩、エネルギー貯蔵等の従来機能の飛躍的な向上を目指す。Y型ゼオライトの高度規則性3次元ナノチャンネルを鋳型として、それらの規則構造を反映したカーボンを調製を試みたところ、鋳型中の3次元ナノネットワークチャンネルへのカーボンの堆積あるいは充填条件を最適化することで、高度規則性を有する3次元ナノネットワーク構造をもつカーボンの合成が可能となった。生成したカーボンの規則構造はX線回折装置や透過型電子顕微鏡観察にて確認した。この研究で得られたカーボン合成の最適条件は以下の通りであった。予めゼオライトのナノチャンネル内に高分子を挿入し、それを炭素化する。その後、プロピレンを800℃で1時間CVDを行い、ゼオライト外部より炭素を充填する。さらに、生成した炭素/ゼオライト複合体を900℃で熱処理する。本法で合成した規則構造をもつ多孔質炭素は通常では考えられないような巨大な表面積を有していることが明らかとなった。このような特徴はメタン吸蔵材や電気二重層キャパシタの電極材として最適である。そこで、電気二重層キャパシタの電極材としての応用を考慮し、電解質との濡れ性を向上させるため、ヘテロ原子の導入を現在試みている。