細孔構造、微細構造制御による規則性メソポーラスカーボンの高機能化

通过控制孔结构和微观结构提高规则介孔碳的功能

基本信息

批准号：
14J01411
负责人：
三留敬人
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、界面活性剤が形成するミセルを鋳型とする有機鋳型法を利用して、メソポーラスカーボンの細孔径制御に取り組んだ。まず、「有機鋳型法」と「溶媒揮発法」を組み合わせ、ミセル相から逆ミセル相への相転移を利用し、細孔径、細孔構造の制御に取り組んだ。この合成では、炭素源となるレゾルシノール-ホルムアルデヒドと、有機鋳型剤となるPluronic F127(poly-(ethylene oxide)106-poly(propylene oxide)70-poly(ethylene oxide)106，PEO106-PPO70-PEO106) をエタノール/水混合溶媒中に溶解させ均一溶液を調製し、この溶媒を揮発させることで有機複合体を調製した。この際、溶媒として用いる水/エタノールの組成を変更して合成した。得られた有機複合体を炭化することで、細孔径を6.8nmから56nmへと幅広い範囲で変化させることに成功した。電子顕微鏡観察の結果、細孔構造が「カーボンが連結した構造」から「細孔が連結した構造」へと変化していることが分かった。この結果から、ミセル構造が逆ミセル相へと変化していると結論づけた。また、上述の合成法で得られた有機複合体に対して水酸化カリウム処理を行う「直接賦活法」に関する研究に取り組んだ。有機複合体に対する水酸化カリウム量を変更して合成を行った。結果、一定量以上の水酸化カリウムを用いた場合、これまで合成が困難であった2nm程度の細孔径を持つナノポーラスカーボンの合成に成功した。水酸化カリウムの加熱時に生成する水量が影響していると考えている。また、得られたナノポーラスカーボンはアセトン/1-ブタノール/エタノールから成る溶液から1-ブタノールを選択的にかつ高容量で吸着した。吸着材料として有用であることを明らかにした。

今年，我们使用了一种有机模板方法，其中用表面活性剂形成的胶束用作模板来控制中孔碳的孔径。首先，我们结合了一种有机模板方法和一种溶剂挥发方法来利用从胶束相到反向胶束相的相变，以控制孔径和孔结构。在这种合成中，是碳源的丙烯醇甲醛和pluronic F127（聚（氧化乙烷）106-氧化物（丙烷氧化物）70-氧化物（氧化乙烷）106，PEO106-PPPO70-PPPO70-PEO106）将溶剂挥发以制备有机络合物。目前，用作溶剂的水/乙醇的组成已更改并进行合成。通过碳化所得的有机复合材料，孔径在6.8 nm的范围内成功更改为56 nm。电子显微镜观察表明，孔结构已从“碳连接的结构”变为“孔连接结构”。该结果得出结论，胶束结构已更改为倒胶束相。此外，对“直接激活方法”进行了研究，其中通过氢氧化钾处理上述合成方法获得的有机复合物。有机络合物中氢氧化钾的量更改为合成有机络合物。结果，当使用一定量的氢氧化钾时，纳米多孔碳的直径约为2nm，到目前为止很难合成，这已成功合成。据认为，在氢氧化钾加热过程中产生的水量具有作用。此外，从高体积的丙酮/1-丁醇/乙醇组成的溶液中选择性地将获得的纳米多孔碳选择性地吸附了1-丁醇。已经表明，它可作为吸附材料有用。