利用報告書 / User's Reports


【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.22】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23NM0067

利用課題名 / Title

CVDおよび液相法により合成した各種ナノカーボンの構造比較

利用した実施機関 / Support Institute

物質・材料研究機構 / NIMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

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）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）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

キーワード / Keywords

カーボン系材料


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)

山際 清史

所属名 / Affiliation

帝京科学大学生命環境学部自然環境学科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-


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

NM-504：200kV電界放出形透過電子顕微鏡（JEM-2100F2）


報告書データ / Report

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

　燃料電池の電極基材にはカーボンペーパー（CP）などの炭素繊維基材が使用される。CP表面にカーボンナノチューブ（CNT）などのナノ材料を直接生成させることができれば、電極特性に関わる多くの因子の向上が見込まれるが、炭素繊維表面にはCNTは生成しづらいことが知られている。申請者は過去に、CPに添加剤としてナノジルコニアを予め分散させることで、化学気相成長（CVD）法においてCNTの生成促進効果を見出している。本研究では、新たな添加剤として鱗片状のナノシリカ（SiO2）に着目した。ナノシリカをCPに予め分散させることで、CNTの成長に与える効果を検討した。物質・材料研究機構の透過型電子顕微鏡（TEM）を利用して生成物の観察と元素分析を行った。

実験 / Experimental

　カーボンペーパー（CP）のカット片をナノシリカ分散溶液に浸漬した後、24 時間減圧乾燥し、合成の基材として使用した。CVD は、炭素源に樟脳、触媒前駆体にフェロセンを用い、Ar雰囲気下で750℃、15分間合成を行った。走査型電子顕微鏡（SEM）および物質・材料研究機構の200 kV電界放出形透過電子顕微鏡（JEOL JEM-2100F2）を用い生成物の観察を行い、またSTEM-EDSにより元素分析をした。

結果と考察 / Results and Discussion

　合成後のSEM観察から、前処理として鱗片状のナノシリカを表面に予め分散したCPの場合は、CNTの生成促進が確認された。TEMによる観察からは、CNTは直径20 nm程度の多層CNTであることがわかった。またCNTがナノシリカとともに剥離したと考える箇所の観察と成分の分析に成功した（Fig. 1）。ナノシリカ上にFeナノ粒子が存在し、CNTが形成していることがわかる。すなわち、ナノシリカの表面でFe触媒ナノ粒子（フェロセン由来）の形成が促進し、CNT生成につながったと推測される。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations


Fig. 1. Dark-field image and STEM-EDS elemental mapping of the products.


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

謝辞：本研究の一部は、JSPS科研費22K04704の助成、また文部科学省「マテリアル先端リサーチインフラ」事業（課題番号：JPMXP1223NM0067）の支援を受けた。
A part of this work was supported by JSPS KAKENHI Grant Number 22K04704 and “Advanced Research Infrastructure for Materials and Nanotechnology in Japan (ARIM)” of the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT), Grant Number JPMXP1223NM0067.


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)
  1. Kiyofumi Yamagiwa, Synthesis of carbon nanotubes on carbon fiber substrates: effects of nanozirconia dispersion on the growth of carbon nanotubes, Japanese Journal of Applied Physics, 63, 02SP04(2023).
    DOI: 10.35848/1347-4065/ad00c5
  2. Kiyofumi Yamagiwa, One-step liquid-phase synthesis of platinum nanocatalysts supported on carbon fiber substrates and their electrochemical characterization, Japanese Journal of Applied Physics, 63, 02SP22(2024).
    DOI: 10.35848/1347-4065/ad1006
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
  1. “機能性ナノ材料の創製と応用 －先端材料を環境に優しいプロセスで創製！－”, 国際ナノテクノロジー総合展・技術会議（nano tech 2024），山際 清史，4W-01-6，東京ビッグサイト，2024年2月．
  2. “カーボンナノ材料の液相一段合成とその応用”, 木村 優里，吉本 京介，鯉登 羅偉我，山際 清史，第50回炭素材料学会年会（炭素材料学会主催），P02，仙台，2023年12月．
  3. “カーボンナノチューブの液相一段合成における触媒前駆体の効果”, 木村 優里，吉本 京介，鯉登 羅偉我，小比賀 史朗，山際 清史，第13回CSJ化学フェスタ2023（日本化学会主催），P2-090，船堀，2023年10月．
  4. “Synthesis of carbon nanotubes on carbon fiber substrates: Effects of nanozirconia dispersion on the growth of carbon nanotubes”, Kiyofumi Yamagiwa, Dai Goudo, The 9th International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies (EM-NANO 2023), PC-37, Kanazawa, Japan, (June 2023).
  5. “Synthesis of platinum nanocatalysts supported on carbon fiber substrates by a one-step liquid-phase process and their electrochemical characterization”, Kiyofumi Yamagiwa, Kyohei Kamimura, The 9th International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies (EM-NANO 2023), PC-38, Kanazawa, Japan, (June 2023).
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

印刷する
PAGE TOP
スマートフォン用ページで見る