次元性を制御したナノ空間中に制約されたイオン構造解析

受控维数限制在纳米空间中的离子结构分析

• 批准号: 06F06059
• 负责人: 金子 克美
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06F06059/
• 关键词: ナノ空間; ナノカーボン; イオンの水和構造; X線吸収分光法; 遷移金属

ナノ空間による制約された分子やイオンの構造及び挙動がバルクの状態から著しく変化して、これは重要な化学システムである。ナノ空間中に制約された電解質溶液は環境保全や生化学現象、省エネルギー工業プロセス等様々な面につながりがあり、特に電気二重層キャパシタとしての応用が期待できる。本研究では、ナノ細孔物質としてナノポア構造異なる活性炭素繊維、単層カーボンナノホーン(SWCNH)を利用して、X線吸収微細構造(XAFS)分光法(EXAFSとXANES)を用いてナノ制約がイオンの水和構造にどのような影響を与えるかを研究していた。XAFS及びX線回折(XRD)の測定はKEKのPFとSpring-8で行った。サンプルの77Kでの窒素吸着等温線測定、熱重量/示差熱分析(TG/DTG)分析及び電界放射型走査電子顕微鏡(FE-SEM)観察から化合物はカーボンのナノ空間中に均一分散していることがわかった。このことから、水吸着法によって炭素ナノ空間中にイオンの水和溶液が調製できた。代表的なFeCl_3、CoCl_2とNiCl_2のナノ水溶液EXFAスペクトルをFourier変換して求めたそれぞれ動径構造関数から相当するピークを逆Fourier変換することで、第一水和殻に対するEXAFS振動が得られた。FEFF8を用いて、フィッティングした結果をそれぞれのバルク水和溶液のイオン構造パラメーターと比べると、Fe^<3+>、 Co^<2+>、 Ni^<2+>イオンに対する水和数が著しく減少し、第1水和殻中原子間の距離も短くなることがわかった。この研究は、化学一般で極めて重要なイオン溶液の動的構造と特性の理解にも繋がり、電気二重層キャパシタに適した細孔構造の創成、CNTの中空チューブを利用した物質移動現象の解析により新規機能を応用したデバイスデザインへ発展させることができる。一つの成果として、カーボンナノ空間中第2鉄の異常な構造を発見し、Natureへ投稿準備中。

The structure and motion of molecules in space are controlled by space, and the state of molecules in space is changed. Electrolyte solutions are restricted in space, and environmental protection, biochemical phenomena, and industrial processes are expected to be used in areas such as environmental protection and special electrical double layers. In this study, we studied the influence of pore size and structure on the utilization of fine porous materials and X-ray absorption microstructure (XAFS) spectroscopy. XAFS and X-ray diffraction (XRD) measurements of KEK and PF in Spring-8. Determination of absorption isotherms, TG/DTG analysis and FE-SEM examination of the compounds at 77K. The water and solution in the carbon space are modulated by the water adsorption method. ExAFS vibration of FeCl_3, CoCl_2 and NiCl_2 in aqueous solution is obtained by Fourier transformation. FEFF8 is used to reduce the number of atoms in water and shell, and the distance between atoms in water and shell is short. This research is very important for understanding the structure and characteristics of solution dynamics, for creating the pore structure of the electric double layer, for analyzing the phenomenon of substance movement, and for developing the new function. The second iron anomaly structure in the space was discovered and the Nature report is being prepared.

项目成果

Storage Function of Carbon Nanospaces for Molecules and Ions

碳纳米空间对分子和离子的存储功能

• 发表时间: 2007
• 期刊: ECS Transaction 11(8)
• 作者: D;Noguchi;Y.Hattori;C.-M. Yang;Y. Tao;T. Konishi;T. Fujikawa;T. Ohkubo;Y. Nobuhara;T. Ohba;H. Tanaka;H. Kanoh;M. Yudasaka;S. Iijima;H. Sakai;M. Abe;Y.-J. Kim;M. Endo;K. Kaneko
• 通讯作者: K. Kaneko

電導性に優れる多孔性ナノカーボン含有ポリマー

具有优异导电性的多孔纳米碳聚合物

• 发表时间: 2007
• 期刊: ケミカル エンジニヤリング 52(6)
• 作者: 陶 有勝;金子 克美
• 通讯作者: 金子 克美

Conductive and mesoporous single-wall carbon Nanohorn/Organic aerogel composites

• DOI: 10.1021/la701660w
• 发表时间: 2007-08-28
• 期刊: LANGMUIR
• 影响因子: 3.9
• 作者: Tao, Yousheng;Noguchi, Daisuke;Kaneko, Katsumi
• 通讯作者: Kaneko, Katsumi

Developments and structures of mesopores in alkaline-treated ZSM-5 zeolites

• DOI: 10.1007/s10450-006-0561-1
• 发表时间: 2006-09
• 期刊: Adsorption
• 作者: Y. Tao;H. Kanoh;K. Kaneko

Characterization of alkaline post-treated ZSM-5 zeolites by low temperature nitrogen adsorption

低温氮气吸附表征碱后处理 ZSM-5 沸石

• 发表时间: 2006
• 期刊: Stud.Surf.Sci.Catal. 160
• 作者: Y.Tao;H.Kanoh;J.C.Groen;K.Kaneko
• 通讯作者: K.Kaneko