水熱処理によるハードカーボンのナノ空間/金属担持の一体制御と高機能化

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では，付加的な化学賦活を用いることなく，ハードカーボンのナノ空間と異種活物質担持を同時に精密制御しうる機能性ポーラスカーボンの製造方法を確立することを目的とする。具体的には，金属イオンと錯形成する有機物原料に対して，バイオマスの改質処理の１つである水熱処理を活用することで，炭素収率の高いカーボン前駆体に改質し，その後，単純な焼成処理を行うことでカーボン内へのナノ空間の構築と金属種の高分散担持を試みる。合わせて，種々の用途を想定した材料設計の最適化及び実用化試験を行う。初年度は以下の項目について検討し，新たな知見を得た。（1）グルコース誘導体の水熱改質：グルコース骨格の置換種の異なる誘導体に対して水熱・炭素化処理の影響を系統的に調べた結果，各置換基は水熱改質時に有機酸として分解し，水熱チャーを形成する反応中間物の凝集性に影響を及ぼすことが判明した。（2）金属吸着キトサンの水熱改質：種々のイオンを吸着させたキトサンの水熱改質を行ったところ，水熱処理特有のバルク形態の制御と，金属種に対応した細孔径制制御を同時にもたらす炭素体の調製が可能となった。また，担持金属の働きにより無担持炭素体に比べてヒ素吸着特性の向上が認められた。（3）ショ糖の触媒黒鉛化：炭素体の微細構造制御を目的として，ショ糖の水熱改質に及ぼす鉄粒子添加の影響について調べた結果，Feの触媒黒鉛化によって，部分的に黒鉛化が発達した球状メソポーラスカーボンが誘導できることが明らかとなった。これらの研究成果について，関連学会や国際誌等で発表を行った。