原子・空孔配列を制御したカーボンナノシートの開発

开发具有受控原子和空位排列的碳纳米片

• 批准号: 22K04875
• 负责人: 畠山 一翔
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04875/
• 关键词: ナノシート; 構造制御; グラフェン; 酸化グラフェン; ナノカーボン

本研究の研究目的は、申請者が新開発したエポキシカーボンナノシートを前駆体とし、機能性二次元ナノカーボン材料を次々に開発することにある。2022年度は、１）酸素を脱離させることでグラフェン類似ナノカーボン材料を作製する試み、２）エポキシ基部位に窒素をドープする試み、３）エポキシ基を化学修飾する試み、を行い１）のグラフェン類似ナノカーボン材料の作製において最も成果が得られた。グラフェン化は、レイヤーバイレイヤー法により3層積層させた薄膜を3%水素中で熱処理した後、シート抵抗を測定することで評価した。結果として、300 ℃という比較的低温の熱処理で、4.2 kΩ/sqのシート抵抗を得ることができた。これは、グラフェンの前駆体としてよく用いられる酸化グラフェンを、700 ℃の熱処理したときのシート抵抗（12.8 kΩ/sq）より低い値であった。この結果は、エポキシカーボンナノシートがグラフェンの前駆体として、非常に優れていることを示す。エポキシカーボンナノシートの構造規則性について、XRD、紫外可視吸収およびRaman測定により詳細に議論し、低温熱処理による低シート抵抗の実現は、エポキシカーボンナノシートが炭素欠陥をほとんど含まないこと、高い構造規則性により酸素脱離の温度が狭い範囲に集中していること、が主な原因であると突き止めた。高い電気伝導度は、電池、センサー、触媒などの性能向上に直結するため、本成果はそれらの分野の発展に大きく貢献できると考えている。

这项研究的目的是使用申请人作为前体的新开发的环氧碳纳米片来开发功能性的二维纳米材料。在2022财年中，在1）尝试通过脱氧氧来创建石墨烯样纳米碳材料的尝试最大，2）尝试用氮气将环氧基团掺杂，3）试图化学修饰环氧基团。通过热处理三层薄膜在3％氢中通过逐层方法评估石墨烯，然后测量板电阻。结果，在300°C的相对较低的热处理下，板电阻为4.2kΩ/sq。当通常用作石墨烯前体的石墨烯在700°C下进行热处理时，该值低于板电阻（12.8kΩ/sq）。这结果表明，环氧碳纳米片非常出色地像石墨烯前体一样出色。使用XRD，紫外可见的吸收和拉曼测量详细讨论了环氧碳纳米片的结构规律性，并且发现通过低温热处理获得低板的主要原因是环氧碳纳米片几乎没有碳缺陷，并且在较高的结构范围内均不在较高的氧化范围内，而在较高的结构中则浓缩了温度。高电导率直接导致电池，传感器，催化剂等的性能提高，因此我们认为这种结果可以极大地有助于这些领域的发展。

项目成果

Alternatingly stacked 2D/2D hybrid via preferential intercalation of nitrate ions between layered double hydroxide and graphene oxide

• DOI: 10.1016/j.matchemphys.2022.127203
• 发表时间: 2022-12
• 期刊: Materials Chemistry and Physics
• 影响因子: 4.6
• 作者: Saifon Kullyakool;Kazuto Hatakeyama;P. Khemthong;S. Babel;K. Laohhasurayotin

An iron phthalocyanine/graphene oxide nanocomposite for Pt-free oxygen reduction reaction electrocatalyst

铁酞菁/氧化石墨烯纳米复合材料用于无铂氧还原反应电催化剂

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuto Hatakeyama;Kenichiro Irisa;Michio Koinuma;Shintaro Ida
• 通讯作者: Shintaro Ida

Proton Conducting Property of Graphene Oxide Membrane

氧化石墨烯膜的质子传导性能

• DOI: 10.5360/membrane.47.60
• 发表时间: 2022
• 期刊: MEMBRANE
• 作者: Goto Taku;Hatakeyama Kazuto;Ito Tsuyohito;Inoue Kenichi;Hakuta Yukiya;Shimizu Yoshiki;Terashima Kazuo;Hatakeyama Kazuto
• 通讯作者: Hatakeyama Kazuto

Chemical-free exfoliation of hexagonal boron nitride via cavitation-bubble plasma in water

• DOI: 10.1088/1361-6463/ac717c
• 发表时间: 2022-05
• 期刊: Journal of Physics D: Applied Physics
• 作者: Taku Goto;Kazuto Hatakeyama;Tsuyohito Ito;Kenichi Inoue;Y. Hakuta;Y. Shimizu;K. Terashima

Photocatalytic Water Splitting Using Layered Zirconium Chloride Nitride

• DOI: 10.1021/acs.jpcc.2c07564
• 发表时间: 2023-02
• 期刊: The Journal of Physical Chemistry C
• 作者: Satsuki Tomatsu;Kazuto Hatakeyama;Tomoki Tokudome;Chu‐Wei Hsu;M. Koinuma;S. Ida