【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.17】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22BA0044

利用課題名 / Title

熱分解制御下の炭素化により生成するナノ構造化炭素の解析

利用した実施機関 / Support Institute

筑波大学 / Tsukuba Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

カーボン系材料/ Carbon related materials, X線光電子分光（XPS（硬X線を含む））/ X-ray photoelectron spectroscopy,電子分光,電子分光,エネルギー貯蔵/ Energy storage,電極材料/ Electrode material

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

木島 正志

所属名 / Affiliation

筑波大学

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

畑俊充

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

皇城義希,酒井孝樹

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

BA-015：X線光電子分光装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

グルコース8分子が環状に結合したγ-シクロデキストリン (γ-CD)が筒形に分子集積した結晶性ミクロキューブ(CD_cube)の内部空洞と分子間隙を反映した特異なナノ空間を保有する多孔性炭素材料の合成開発を目的に、CD_cube、CDcubeージイソシアナート処理物、CD_cubeーMg処理物、ならびポリプロピレングリコール (PPG) を内包した貫通型γ-CD積層構造体 (CD-PPGポリロタキン: PR) の同様の石しあなーと、Mg処理物を調製し、炭素化を行い物質解析を行った。。

実験 / Experimental

調製したCD_cube誘導体を不活性雰囲気で室温から900 ℃まで昇温過熱して炭素化を行い、炭素化物を調製した。洗浄、乾燥等精製した各炭素化物は、各種測定（XRD,　SEM、IR、ガス吸着、Raman、XPS等）により物質解析を行った。ガス吸着では室温常圧下で、CO₂吸着能の測定を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

CD_cube誘導体の炭素化では、ジイソシアナート架橋やMg塩処理することで、形状維持炭素化や固相炭素化が進行した。原料の種類により調製された炭素は、ミクロ孔性炭素よりナノ細孔径が大きいメソ孔やマクロ孔を持つような多孔性炭素が調製できることが分かった。X線光電子分光（XPS）で各炭素化物の表面分析を行い、表面積、孔性とC、O、N、Mgの元素存在量(表1）を把握することで、常圧、室温(25 ℃）における多孔性炭素表面へのCO₂吸着能の比較評価を行った。その結果、特に比表面積が約900 m²/gの含窒素ミクロ孔性炭素(mXy-PR-C)で高いCO₂吸着能(3.06 mmol/g)が確認された。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

表１　シクロデキストリンーポリプロピレングリコールロタキサン（PR)誘導体の炭素化物のXPS分析結果

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 皇城義希・木島正志・畑俊充、炭素化したγ-シクロデキストリン系物質の基礎評価、第49回炭素材料学会年会、姫路、2022/12/7~9、ポスター
2. 酒井孝樹・畑俊充・木島正志、シクロデキストリン-ポリロタキサン誘導物の炭素化 、第49回炭素材料学会年会、姫路、2022 / 12 / 7 -9、ポスター

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件